Тема 1. Понятие о науке. Наука и культура

Реальность и сознание

Наука – это социально признанная рациональная форма мировоззрения с особыми требованиями к проверке знаний. Признаками научного знания являются: согласованность, проверяемость, универсальность, опровержимость. Научное знание состоит из научного факта и научной теории. Научный факт – это знание, достоверность которого доказана, а научная теория – система знаний о какой-то области.

Научное познание неоднородно. Науки, выбирающие в качестве объекта исследования все формы и структуры неживой и живой природы – это фундаментальные естественные науки (физика, химия, биология и др.). Для них характерно изучение исключительно типических, универсальных процессов, строгая объективность, выражение законов в математических формулах и количественных отношениях.

Гуманитарные науки (философия, юриспруденция, история и др.) объектом познания выбирают общественные отношения. Для гуманитарных наук свойственна индивидуальная оценка явлений. Так, правовые отношения меняются от страны к стране. Россия, Китай, Саудовская Аравия отличаются источниками права, правовыми нормами, видами наказания, однако во всех этих странах одинаково действуют законы гравитации и элекромагнетизма. Поэтому естественные науки имеют больше возможности для проверки знаний. Они не только могут выдвинуть научное предположение, основанное на уже известных фактах (гипотеза), проверить его логически, на математических моделях, но и провести опытную проверку знания. Законы гравитации, гидравлики, электростатики и др. многократно подверждаются экспериментально, чего нельзя сказать об истинах права, например. Таким образом, объект познания естественных наук является устойчивым, более жёстким, в отличие от гуманитарных наук. В этом смысле гуманитарные науки обладают особой сложностью и ответственностью. Так, ошибка в естественных науках, допущенная, например, при расчёте несущей конструкции здания, может стоит жизни сотням (тысячам) людей. Однако ошибки в управлении обществом могут стоить жизни миллионам.

 Как часть культуры естествознание не может заменить другие ее феномены, такие как искусство, религию, миф, философию, идеологию, политику. Укажем на отличия естествознание от иных форм мировоззрения.

	Религия	Философия	Естествознание
Объект позн.	Сверхъестественный мир	Общие закономерности бытия	Эмпирическая природа[1]
Отношение к разуму	Догматическое, некритическое, нерациональное неэмпирическое	Систематическое, самокритичное, рациональное, неэмпирическое	Систематическое, самокритичное, рациональное, эмпирическое
Объективность[2]	Субъективное	Корпоративное	Объективное
Причинно-следственная зависимость	Вера в существование независимой первопричины, которой является Бог	Непрерывность причинной цепи, каждый член которой является и и причиной и следствием. Причина – это «компонента» явления, следствие – его «результирующая»	При действии причины следствие происходит в будущем. Причина – это событие, котоорое вызывает изучаемое и обязательно ему предшествует.
Цель	Спасение души	Объяснение мира	Изменение мира
Ценности	Религия имеет четкую ценностную структуру	Ценности спекулятивны	В целом, нейтрально к ценностям

Ни одна из форм мировоззрения не может претендовать на полное понимание действительности, ибо действительность бесконечна, а познавательные способности человека ограничены. Фактически полное интеллектуальное «схватывание» реальности невозможно, однако человеку по силам выстроить некую познавательную иерархию, отвечающую его субъективному мироощущению.

Современная наука – это исторический и культурный феномен, что означает, что это конкретное отношение к реальности развилось постепенно, под влиянием определенных условий. Также исторична сама установка на то, что научное мировоззрение есть самая совершенная форма сознания.

Доклассический идеал науки

Если под наукой понимать систематическое знание о физическом мире, полученное с целью преобразования внешней среды, то такое знание имело место во всех древних цивилизациях. Под термином «цивилизация» в данном контексте мы понимаем письменную, городскую культуру, опиравшуюся в экономике не на собирательство и охоту, а на сельское хозяйство. И действительно, в Древнем Шумере, Египте, Индии, Китае, доколумбовой Америке можно найти достижения той, древней науки. Они выражаются в мегалитических постройках, астрономических расчетах, различных механизмах и устройствах, а также в свидетельствах хирургического вмешательства. Рассмотрим особенности доклассического идеала науки.

Прикладное значение науки. Первая наука была тесно связана с практикой и ориентировалась на решение конкретных задач – строительство пирамид, расчет лунных и солнечных затмений, предсказание погоды и т.д. Перед Архимедом стояла задача раскрыть факт подделки золота. Развивались, прежде всего, математика и геометрия, астрономия и астрология, медицина. Наука нацелена на успешный результат в практической деятельности и не распространяет свое суждение на теоретическое истолкование мира.

Синкретизм науки. Доклассическая наука существует наравне с мифом, религией. Пифагор не только открывал математические истины, он также и поклонялся им. Платон выдвигал обязательным требованием зачисления в свою школу знание геометрии, но учил он эзотерическим предметам. В области права, уже начиная с древности, научный метод применялся при раскрытии преступлений, связанных с обвесом покупателей, обнаружении подделок (Архимед). Наряду с этим правосудие в древности прибегало к ордалиям и другим иррациональным способам дознания.

Экология науки. Доклассическая наука не вмешивается в природу Природа была местом, в котором велось рассуждение, она не противопоставлена субъекту. Мир – это целый космос; микрокосмос (мир человека) подобен целому космосу. Теоретические построения древних греков были совершенно оторваны от эксперимента, т.к. вмешиваться в природу было запрещено. Природа – это единое бытие и человек есть часть его, вмешиваться в это бытие он не может, только наблюдать. Например, судебная медицина не прибегала к вскрытию человека в целях установления причины смерти.

Феноменология науки. Доклассическая наука объясняет явление, а не сущность вещи. Так, природа у Аристотеля – это один из видов бытия, который можно описывать как движения физических тел. Физика Аристотеля опирается на принцип явления и сущности. Явления целесообразны, умопостигаемы и не проверяемы на опыте. Аристотель разделял физические процессы «подлунного» мира (макромир) и надлунный мир (мегамир). Подлунный мир – это область беспорядочных неравномерных движений, и все тела в ней состоят из четырех низших элементов: земли, воды, воздуха и огня. Земля, как самый тяжелый элемент, занимает центральное мест, над ней последовательно размещаются оболочки воды, воздуха и огня. Область между орбитой Луны и крайней сферой неподвижных звезд (мегамир) является областью вечных равномерных колебаний, а звезды состоят из пятого элемента (quinta essentia) – эфира. В целом, аристотелевская физика на уровне своего времени с единой точки зрения объясняла наблюдаемые перемещения небесных тел и давала возможность предвычислять их будущие положения.

В античной Греции происходят сдвиги в научном мировоззрении. Достижения натурфилософов и становятся предпосылками классической науки:

1. Появляются мыслители, сочетающие в себе теоретическое и практическое и мировоззрение (Фалес, Анаксимандр, Аристотель). Практический метод получения знаний основан на измерении, наблюдении, опытах. Аристотель выскрывал трупы животных, описывал их анатомию, группировал по сходству (кровяные, бескровные).

2. Закладываются рациональные (теоретические) основания новой науки. Одна традиция связана и Платоном (427–347 до н.э.), а другая – с Аристотелем (384–322 до н.э.). Начиная с Сократа, учителя Платона, появляется установка на различение эмпирической действительности и действительности теоретической. Аристотель занимается систематизаций знания, утверждает логическую систему доказательств.

Классический идеал науки

Классический идеал науки сформировался в Средние века. В это время под влиянием иудео-христианства понятие природы переосмысляется относительно идеи живого Бога-творца. Разберем наиболее значимые изменения в мировоззрении.

Бифуркация природы. Возникает представление о природе сотворённой и природе творящей. Сотворённая природа замыслена и создана Богом. Творец Библии подобен проектировщику-инженеру. Он замышляет, творит и удостоверяется, что творение соответствует проекту. Природа есть объект, но пока не человеческой деятельности, а объект замышления и деятельности Творца. Для античности такая дихотомия не была понятна, там природа была бытием, внутри которого велось рассуждение.

Энергия. Идея природы творящей приводит к тому, что в ней начинают видеть энергию. Бог не только создал, но и стал присутствовать в природе (всё происходит по воле Бога: камень падает вниз, теплый воздух поднимается вверх). Получается, что Бог разлит в природе, присутствует в ней как активный живой организм.

Назначение природы. Согласно Библии, природа сотворена для человека: «И сказал Бог: сотворим человека по образу Нашему [и] по подобию Нашему, и да владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами небесными, [и над зверями,] и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле»^[3]. Это также разительно отличалось от античного миропонимания, где человек не был замыкающим смыслом.

Подобие человека. Эти установки, плюс то, что человек создан по образу и подобию Бога помогает формированию интересного замысла. Т.к. человек создан по образу и подобию Бога, то он может проникнуть в замысел Бога и воспользоваться природной энергией. Если он сообразно Божьему промыслу будет проникать в природу, ему будет дана сила над этой энергией. Расцветает алхимия, сопровождаемая мистическими обрядами. Возникает фигура естественного мага (Пико делла Мирандолла, 1463–1494), который действует, с одной стороны, согласно математическим формулам, а с другой стороны, согласно Божьему замыслу, что позволяет ему делать чудеса (превращать свинец в золото). Общий эзотерический замысел был таков: проникнуть в Божий замысел и на основе этого создавать сообразно божественной воле.

В эпоху позднего Возрождения этот замысел был переосмыслен следующим образом. Часть мыслителей обратилась исключительно к научному знанию и решила отказаться от религии в исследовании природы. Постепенно возникает идея не только описать природу, но и обосновать ее опытно. В античность правильным знанием считалось то, которое получено согласно законам мышления, а в эпоху Возрождения нужно ещё удостовериться, что знание соответствует природе. Так формулируется идея новой науки. Еще Р. Бэкон (около 1214–1292) пропагандируя науку, разграничивал области научного знания и религиозной веры, считая, что религия не должна вмешиваться в дела науки.

Галилей (1564–1642)^[4] в книге «О механике» формулирует идею научного эксперимента. Желая усовершенствовать артиллерийскую стрельбу (обратите внимание на социальный заказ, развивающий науку!), он изучал траекторию полёта артиллерийского снаряда. Галилей стремился совместить исследовательскую позицию и практическую (техническую). Для классической античности это было бы странно, т.к. для Платона и Аристотеля занятие наукой это – одно, а техникой – совершенно другое. Считалось, что наука ведёт человека к миру идей, Сущего и тем самым человек спасается, а техника наоборот уводит, т.к. человек погрязает в материале). Техника и наука в античности развивались достаточно автономно и посылка была такая, что нужно подниматься к идее, заниматься чистыми вещами, а не техникой.

Галилей был убежден, что все тела падают с одинаковой скоростью независимо от веса. Он решает проверить это опытным путем, что само по себе уже было необычным. Он забирается на Пизанскую башню и начинает оттуда бросать шары с одинаковым объемом и разной массой, чтобы доказать, что они падают с одинаковой скоростью. Опыт не удается, да и оппоненты говорят, что Галилей не правильно доказывает: «Чем тело легче, тем оно медленнее падает. Возьмём мел, как он будет падать, а если его размельчить в порошок».

В этой ситуации другой человек бы отказался от этой идеи, но Галилей стоял на своем, поскольку он был ещё платоником, а для него это было своего рода идеей. С одной стороны он хотел проверить, что знание соответствует природе, с другой стороны, для него нет ничего выше идей, а природа – она приложится. И тут Галилей, чтобы спасти всё это построение (целую теорию создал!), обращается к Аристотелю, которого он до этого опровергал и вспоминает, что Аристотель говорил про сопротивление среды, что его нужно учитывать при падении тела. Галилей тогда говорит, что когда тело падает, оно раздвигает частицы среды, кроме того, оно само в среде находится, поэтому на тело действуют три силы: сила веса, которая тянет его вниз, сила выталкивающая (если это в газе происходит, то на тело влияет сила равная весу вытесненного газа) и сила трения. Галилей предполагает, что есть некий идеальный случай падения тела, который имеет место в отсутствие среды. Чтобы оно падало равномерно нужно предположить, что среды нет. Так он вводит понятие падения тела в пустоте, что уже представляет из себя теоретическую конструкцию. Это не то, что мы в природе наблюдаем. Вакуума тогда и в понятии не существовало и приборов таких не было. Поэтому он сталкивается с задачей доказать это опытным путем. Тогда Галилей делает следующий шаг: он говорит, что если бы тело медленно падало, то силой трения можно было бы пренебречь. И эту последнюю задачу Г. решает как техник. Он доказывает, что движение тела по наклонной плоскости есть частный случай падения. Для воспроизведения этого явления он отполировал поверхности шара и наклонной доски; принял расстояние S₁ за первую секунду, расстояние S₂ – за вторую и разделил S₁ и S₂ и получил T₁² на Т₂². Это и был первый эксперимент из которого можно сделать важные выводы для классического идеала науки.

Во-первых, совершенно очевидно, что эксперимент совершенно не простое наблюдение за природой. Наблюдение за свободным падением было только первая стадия. Эксперимент уже предполагает априорное наличие научной теории.

Во-вторых, в эксперименте проверяется не соответствие теории наблюдаемому явлению, а соответствие теории идеализированному случаю. Теория Галилея описывает не эмпирическое падение, а падение тела в пустоте, которое не реально наблюдается.

В-третьих, условием этого является создание искусственных контролируемых технических условий, которые позволяют реальные явления преобразовать в идеализированный вариант. Условие проверки теории на соответствие этому идеализированному случаю является создание специальной технической установки, которая помогает преобразовать реальную эмпирическую действительность в какую-то особую. Тело, падающее на наклонной плоскости – это, опять же, искусственный случай, которого нет в природе; даже не просто искусственный, а созданный по теории. Для познания объекта приходится чем-то пренебречь второстепенным, выделив в явлении главное – аналитическую идею. «Главное назначается исследователем по гениальному произволу. Так, из предмета Земли как астрономического тела может быть выделена «идея шара»; можно счесть его материальной точкой... действительно начинается нам представляться чем-то вроде брака…В пренебрежении остаются все 100 % реальности!»^[5].

После эксперимента стало ясно, что существуют три уровня действительности: 1) идеализированная, которая описывается теорией (падение в пустоте); 2) природные условия, которые рассматриваются как искажающие этот процесс; 3) технические параметры, которые помогают элиминировать эти природные условия.

Итак, есть эмпирическая природа (т.е. природа наблюдаемая), есть естественнонаучные теории, который прошли экспериментальную проверку. Что описывают теории? Не эмпирическую природу, а природу, написанную на языке математики (Галилей), т.е. падение в пустоте, несжимаемую жидкость и т.д. Однако выйти на эту природу можно после постановки эксперимента. Природа на языке математики – это не эмпирическая природа, а наша идеализированная конструкция, которая позволяет «оседлать» природу и превращать её в материал человеческой деятельности.

Хотя Галилей сам подвел к тому, что природа написана на языке математики, сам он ещё понимал различие той природы и этой. Позднее совсем перестали их различать, стали считать, что природа – это, прежде всего второе. И сегодня природой мы считаем природой то, что описывается в естественных науках, в инженерии.

Происходит идеализация и математизация науки. Как доказываются законы классической механики? Делаются искусственные опыты, эксперименты, создаются ситуации, которых нет в реальности, разные умозрительные ансамбли. Гладкая поверхность, гладкое тело – «можно полагать, что оно будет долго двигаться», «давайте предположим, что оно не будет испытывать сопротивления». Т.е. человек создает идеальные условия. Это конструирование, создание идеального объекта, когда в ходе интеллектуальной работы мы приписываем объекту какие-то качества. Теория предполагает конструирование идеального объекта. В этом заключается естественнонаучное познание (сначала объяснение на основе истолкования, а затем – «понимание»). Исследователь реализует своё субъективное пристрастное отношение к изучаемому объекту. Сложные идеальные объекты сводятся к более простым.

Затем второй шаг, после того, как была сконструирована идеализированная математическая природа, нужно дать объяснение миру в целом, исходя из этих ограниченных результатов. Это обычный индуктивный ход: от повторяющегося частного – к общему. Но проблема в том, что в этом общем не все может экспериментально подтверждаться. Наука становится областью мета научных, не экспериментальных рассуждений.

Так, математики оперируют мнимой единицей i, являющейся квадратным корнем из минус единицы (sqrt (-1) = i). Этого числа нет в натуральном ряду чисел (1, 2, 3 и т.д.). Экспериментально можно доказать мнимую единицу только на примере существования дырки от бублика. В даосизме стенки и дно облекают и ограничивают пустоту, без которой нет и самого сосуда. По этой логике, дырка от бублика есть настоящая причина бублика, не будь ее не было бы ни бублика, ни всего остального. В. Хлебников писал: «Я знал, что √-1 нисколько не менее вещественно, чем 1; там, где есть 1, 2, 3, 4, там есть и -1, -2, -3, и √-1, и √-2, и √‑3. Где есть один человек и другой, естественный ряд чисел людей, там, конечно, есть и -человека, и -2 людей, и -3 людей и n-людей = √-n людей...» («Скуфья скифа», 1916; /10:541/); «Мы взяли √-1 и сели в нем за стол» (1916; /V:145/).

Есть запах цветов медуницы

Среди незабудок

В том, что я,

Мой отвлеченный строгий рассудок,

Есть корень из нет-единицы,

Точку раздела тая,

К тому, что было,

И тому, что будет,

Кол. (1922; /14:131/)

Для поэта мнимая единица – это знак «того света». Несмотря на всю неэмпиричность таких рассуждений, важные разделы математики, как, например, теория аналитических функций, основаны на мнимой единице. Без помощи этого раздела математики невозможно обосновать различные сложные теории и решать сложные математические проблемы. Таким образом, никто не может подвергать сомнению существование этого числа, однако это невозможно подтвердить экспериментально. Существует много таких теоретических конструктов, которые не поддаются экспериментальной проверке (принцип неопределенности Гейзенберга, идеальный газ, кварки, точка сингулярности и т.д.)

По мере подмены реальной природы и природой математизированной происходила экспансия этих представлений на все области человеческого познания. Например, в начале XX целое направление отечественной психологии полагало, что человек целиком есть продукт социальной среды, поэтому если поместить его в правильные условия, человека можно как угодно переделать. Основатель этой культурно-исторической психологии Л.С. Выготский (1896–1934) перестроил советскую психологию на основе методологии марксизма. Предел этой методологии заключался в овладении психикой человека и создании нового человека.

Где-то получалось овладевать природой, а где-то это не работало. Не работало в отношении человека, в отношении истории. Там, где экспансия этих естественнонаучных представлений не проходила, считали, что это просто неудачный подход или слишком сложный объект. Параллельно этому ещё появлялись разные люди, которые не хотели разделять платоновско-аристотелевскую парадигму общезначимого порядка, где государство – это идеальный социальный кормчий. Крепло требование автономии и многообразия культур. Оказалось, что все-таки невозможно к целому ряду явлений применить естественнонаучная позицию. Так к 19 в. сформировалась среда для гуманитарного подхода.

Основания	Гуманитарные науки	Естественные науки
Объект	Общественное сознание – идеальный, изменчивый объект	Физическая природа – материальный, устойчивый объект
Метод	1. Логический слой оснований 2. Теоретический слой оснований	1. Логический слой оснований 2. Теоретический слой оснований 3. Эмпирический слой оснований
Признаки	Историчность, субъективность	Математичность, объективность, однозначность и строгость языка
Функции	Истолкование, понимание	Объяснение, докозательство
Ценности	Существенны	Малозаметны
Идеология	Нагружены	Нейтральны
Примеры	Философия, история, социология, политология	Физика, химия, биология[6]

Наряду с математизацией и идеализации науки, усиливается ее технократизация. Триумф механики в XVII–XIX веках привел к тому, что ее стали рассматривать как идеал, образец научности. Во всем слышится шум машины: человек – машина (Ламетри), общество – социотехническая система; даже гравитация чревата зубчатыми колесами.

Если сначала в качестве эталона выступила механика, то с начала Нового времени – весь комплекс физического знания. Ориентация на физический идеал в химии была ярко выражена, например, П. Бертло, в биологии – М. Шлейденом. Г. Гельмгольц утверждал, что «конечная цель» всего естествознания – «раствориться в механике». Попытки построения «социальной механики», «социальной физики» и т.п. были многочисленны. Возник позитивизм, направление, отрицающее ценность неэмпирического познания.

Физический идеал научного знания имеет высокую эвристичность, однако также верно, что реализация этого идеала часто тормозит развитие других наук – математики, биологи, гуманитарных наук.

Пришло понимание, что естествознание далеко от вопросов нравственности. Если жизнь – это всего-навсего сложное сочетание случайных химических реакций, и не существует осмысленной иерархии живых систем, то какой смысл следовать моральным ограничениям? Природа принадлежит человеку, её можно эксплуатировать. Еще для античности вмешиваться в дела природы – вещь невозможная. Естественнонаучная революция произошла, когда стали считать, что между естественными процессами и процессами, которые мы сконструировали, нет разницы. Природу, поэтому, нужно пытать (Ф. Бэкон^[7]). Древние считали, что пытать её нельзя, что вмешиваться в её процессы недопустимо. Ценность научного познания в античности была эзотерической, ее называли Благо. Ценность научного познания в Новое время экзотерична, благо то, что помогает преобразовывать человеку внешнюю среду.

Мы рассказали о практическиом методе получения знаний, который опирается на эксперимент, наблюдение, измерение. Рациональный (теоретический) метод получения знания был развит в работах Декарта (1596-1650), Лапласа (1749-1827). Он базируется на системе постулатов, аксиом, интуиции, использовании математического аппарата. Теоретические методы – это анализ, синтез, классификация.

Неклассический идеал науки

Галилей выделил два уровня в опыте: видимость и сущность. Тем самым в естествознании был утвержден важнейший принцип: мир не таков, каким мы его непосредственно наблюдаем. Через эксперимент необходимо искать подлинную сущность вещей, скрытую за их внешней видимостью (как будто бы в эксперименте используются иные органы чувств). Однако чем дальше мы углубляемся во вторичную семиотическую реальность, тем дальше мы от субъекта. Галилей нам сообщает о том, что если тело предоставлено самому себе, то оно может двигаться бесконечно. Где мы можем увидеть такое тело?

Сегодня поэтому наблюдается некоторый возврат к аристотелевской физике с ее пониманием предметности материи. Физика Аристотеля больше отвечает нашему опыту, в отличие, скажем, от физики Галилея. За всю историю науки нового времени людей постоянно обнадеживали новейшими открытиями о возможности избежать смерти физического тела, о замедлении времени. Но, реально, в нашем человеческом опыте, все, что рождается, всегда рано или поздно умирает, а время не ускоришь и не повернешь вспять. Какие изменения произошли в науке? Наиболее заметными признаками неклассической науки является её экологизация, информатизация, компьютеризация, усложнение отношений субъекта и объекта познания (В.С. Стёпин). Рассмотрим другие признаки современной науки.

Поворот к субъекту. В естественных и гуманитарных науках все больше и больше говорится о человеческом факторе, согласно которому законы природы существуют так, чтобы появилось сознание. Сознание человека в природе качестве цели. Так, антропный принцип в космологии означает, что физические параметры устроены под активного наблюдателя, для того, чтобы создать ему определенное поле деятельности (вспомним Протагора: человек есть мера всех вещей). Реальность приходит в мозг не из наблюдаемого пространства и времени. Протоны и электроны не содержат в себе причины действий. За мирозданием стоит активный наблюдатель.

Нарративы. В индустриальном обществе повествовательность служит границей, отделяющей естественные науки от гуманитарных. Чем больше в поле зрения физических наук попадает сложных объектов, тем больше наука принимает нарративный характер. Появляется целая плеяда ученых, прибегающих помимо уравнений к нарративу при изложении физических моделей (Эйнштейн, Бор, Гейзенберг). Постиндустриальная культура возвращает нарратив как средство передачи космологии, синергетики, теории множественности вселенных, антропного принципа и др. моделей.

Новая эпистемология. Если в классической теории познания ведущими принципами являлись: отсутствие авторитетов, – методическое сомнение, то в неклассической, напротив: принятие авторитета, доверие. Этот идеал науки характеризуется плюралистичностью точек зрения, отказом от фундаментализма и обращением к познавательного опыту других традиций и направлений. Неклассическая эпистемология чужда дихотомии истинно – ложно. В рамках неклассической науки развивается идея дискретности, несоизмеримости парадигм (Т. Кун), эпистемологический анархизм П. Фейерабенда, принцип фальсификационизма К. Поппера, «исследовательские программы» И. Лакатоша, относительность научных истин У. Куайна, концепция социальных эстафет М.А. Розова.

Х.Г. Гадамер уличает всю науку в том, что она с аристотелевских времен ориентирована на результат. Сам Гадамер тщательно разработал процесс познания и понимания, показав историцизм в понимании истины и роста научного знания и значение воображения в понимании реальности.

Традиционных позитивистских критериев оценки адекватности знания – истинно – ложно недостаточно при рассмотрении истории познания. Получается парадокс: Аристотель создал свою теорию движения, она подтверждалась практикой и опытом, но сейчас то мы знаем, что она ложная. Г. Галилей развил основы механики и показал, что теория движения Аристотеля ложна. Галилей сформулировал свою механику (свободное падение тела) По его расчётам получалось, что скорость свободного падения равнялась 5 м в секунду. В процессе падения скорость свободно падающего тела возрастает на 5 м в секунду. Следующие изыскания установили что скорость свободного падения тела = 9,8 м в сек. (в 2 раза больше) Значит, Галилеевские принципы и результаты тоже следует признать ложными.

Классическая механика Ньютона была создана в конце XVII века и в течение 200 лет считалась образцом научности. И. Кант даже объявил механику Ньютона априорными, врождёнными истинами. Создание теории относительности, развитие квантовой физике продемонстрировало ограниченность принципов классической механики.

В начале девятнадцатого века (1808 г.) Джон Дальтон, развивая свою атомистическую теорию, утверждал, что атомы неделимы. Однако к концу девятнадцатого – началу двадцатого века было доказано, что атомистическая теория Дальтона больше не может считаться верной.

На протяжении XVII-XVIII столетий законы ньютоновой механики имели огромное влияние на умы ученых, поскольку они приложимы к макроскопическим материальным объектам. Но и начале XX в. с открытием элементарных частиц стало ясно, что механика Ньютона непригодна для описания движения этих частиц. Тогда для объяснения этих явлений была разработана квантовая механика. Эти теории пoлны предположений и постоянно меняются. Нетрудно догадаться, что будущие научные теории ожидает та же судьба, что и теории прошлого и настоящего: они тоже будут меняться. Говоря о проблеме познания, Максвелл указывал: «Наше познание любого рода может быть сравнено с тем, как слепой постигает форму твердых тел, поглаживая их концом трости и дополняя затем в воображении неисследованные части поверхности согласно своим представлениям о непрерывности и правдоподобии… Мы можем провести любое количество линий на поверхности, расположить их в виде сетки, но у нас все равно останется неисследованная поверхность, площадь которой равно площади всего тела»^[8].

Сейчас существует такое понятие как удвоение информации. В сороковые годы XX в. оно равнялось 45 годам, в пятидесятые – 20, в восьмидесятые – 10, к началу XXI века будет 5 лет. Т.е. информации становится больше за 5 лет. Может ли такими темпами расти истинное знание? Значит ли, что наше знание во многом является ложным? Этот парадокс обнаруживает недостаточность понятий «истинно-ложно». Чтобы оценивать историю познания нужны какие-то другие понятия, не истинно – ложно, а что-то иное. Поскольку если придерживаться этой дихотомии, то вся история познания предстаёт как цепь заблуждений, ложных верований.

Марксизм принимал понятия абсолютной и относительной истины. Тогда история познания предстаёт не как цепь заблуждений, а как цепь относительных истин. Карл Поппер говорил о степени правдоподобности (в каждом высказывании есть что-то истинное и что-то ложное).

Возникает вопрос, прогрессирует ли человеческое познание, умнее ли мы наших предков, знаем ли мы о мире больше чем они, глубже, точнее, или нет. Обыденному сознанию представляется, что да, конечно, больше. Человеческое познание действительно прогрессирует; более поздние теории дают нам более точную информацию, более адекватную картину реальности, чем предшествующие. В процессе развития человеческого познания мы постепенно освобождаемся от иллюзий, ошибок, искажений и увеличиваем сумму истинного знания. В этом смысле наука более поздняя знает о мире больше, чем предшествующие поколения учёных и людей.

Однако есть мыслители, которые отвергают прогресс науки. Самый известный представитель этой позиции – это американский историк и философ науки Томас Кун, книга которого «Структура научных революций», вышедшая в 1962 году, произвела фурор и на протяжении лет 30 оживлённо обсуждалась во всём мире. Как раз он развил представление о том, что в науке нет прогресса. Развитие науки дискретно. Если люди, обосновывающие научный прогресс полагают, что наука развивается непрерывно: вот, был Архимед, Евклид и до сего времени всё положительное, верное, истинное передавалось предыдущим поколения, а все заблуждения отсеивались; то у Куна – нет. Его объяснение такое: появляется новая фундаментальная научная теория, и она отбрасывает всё предшествующее; она начинает развиваться, выдвигает методы исследования, строит свою картину мира и той области реальности, которую она изучает, даёт импульс к созданию новых изобретений, механизмов, инженерных конструкций. В рамках одной парадигмы (фундаментальной теории) можно говорить о прогрессе. Но рано или поздно, парадигма устаревает, перестаёт давать импульсы к новым изобретениям, входит а противоречие с жизненными практиками. Происходит научная революция, т.е. одна фундаментальная теория заменяется другой. Это революция, которая была совершена Коперником в XVI веке, которая была совершена Лавуазье в химии в XVIII веке, которая была осуществлена в начале XX века при создании теории относительности и квантовой механики. Революция, принося с собой новую фундаментальную теорию, зачёркивает всё то знание, которое было добыто до него: факты, эксперименты, методы исследования. Наука начинает строиться как бы на новом месте и нельзя сказать, что представители последующей стадии развития науки знают больше или лучше, или глубже, чем представители предшествующей стадии. Просто они знают ДРУГОЕ. Те знают своё, а эти – своё и нельзя сказать, что кто-то знает больше чем другие. Это альтернативная точка зрения, которая сейчас конкурирует с концепцией поступательного развития науки.

В соответствии с классическими представлениями о науке она не должна содержать «никакой примеси заблуждений». Сейчас истинность не рассматривается как необходимый атрибут всех познавательных результатов, претендующих на научность. Она сохраняется как центральный регулятив научно-познавательной деятельности.

Для классических представлений о науке характерен постоянный поиск «начал познания», «надежного фундамента», на который могла бы опираться вся система научных знаний. Однако в современной методологии науки развивается представление о гипотетическом характере научного знания, когда опыт не является больше фундаментом познания, а выполняет в основном критическую функцию.

На смену фундаменталистской обоснованности как ведущей ценности в классических представлениях о научном познании все больше выдвигается такая ценность, как эффективность в решении проблем.

Утверждение активной роли субъекта в познавательном процессе приводит к тому, что гуманитарный идеал научности все чаще рассматривается как переходная ступень к некоторым новым представлениям о науке, выходящим за пределы классических, а иногда даже как образец научного знания.

Для классических представлений о науке характерно стремление выделить «эталон научности», к которому должны «подтянуться» все другие области познания. Однако такие редукционистские стремления критикуются в современной методологии науки, для которой характерна плюралистическая тенденция в истолковании науки, утверждение равноценности различных стандартов научности, их несводимость к какому-то одному стандарту.

В целом, можно констатировать, что наука охвачена большесистемным (глобалистским) мышлением. Развивается новый тип рациональности, сильно отличающийся от рационализма прошлых эпох (Парменид, Зенон, схоласты, Декарт, Гегель, Б.Рассел). Неклассическая наука отражает общее состояние современной культуры, которая характеризуется отсутствием общего мыслительного пространства, обращением к опыту неевропейских культур, признанием ценности вненаучных форм мировоззрения.

Наука ограничена рамками культуры. В классической науке выводы должны определяться только самой изучаемой реальностью. Для современной методологии науки характерно принятие и развитие тезиса о социальной обусловленности научного познания. Наука сегодня – это социальный институт и сфера властной деятельности. Она перестала быть олицетворением интеллектуальной безупречности, чистого стремления к истине из-за главенствующего влияния корпоративных интересов на  распространение информации, или даже запрет на те знания, которые затрагивают политические и финансовые интересы.

В экономическом вопросе ученые часто ведут себя как обычные люди и пользуются всеми методами для обоснования значимости и перспективности своей работы, не гнушаясь и фальсификациями, плагиатом, фабрикациями. Особое место занимает процесс фильтрации знаний, или сознательной выборки тех фактов, которые подтверждают доминирующую парадигму. Р. Томпсон и М. Кремо в книге «Запрещённая история человечества» объяснили как действует процесс отбора знаний на примере умалчивания археологических находок присутствия человека на земле сотни миллионов лет назад.

Итог. Мы рассмотрели науку как специфический вид познавательной практики, существующей наряду с мифом, религией и философией. С точки зрения результата, предпочтительнее та практика, которая наиболее приближена к человеку, которая лучше оказывает помощь в решении фундаментальных проблем бытия. Практика имеет смысл настолько, насколько с её помощью решаются глубинные вопросы человека. Таков подход многих традиционных культуры, а также Сократа и Платона. Другая позиция, уже ближе к современной – Галилей (1564-1642), которого интересовала способность решить точно и ясно какую-то определённую научную задачу.

Для научного познания такой внешний вопрос, как «для чего?» может не представлять интереса. Наука со временем начинает существовать как безусловный культурный феномен. Так, постепенно, рациональные конструкты, некоторая конечная человеческая практика превращаются в абсолютного кумира. Однако ни одна конечная человеческая практика не может подменить реальность, к которой нельзя относится как к треугольнику, идеальной конструкции. Реальность требует личного самопредания, субъективного отношения. В радикальном изложении, эта идея превращает конструкции, которые мы вырабатываем с помощью рационального мышления в принципиально не отличающиеся от конструкций обыденного опыта или от мыслительных конструкций дикаря.

Наука не существует вне языка, она во многом сформирована языковыми штампами. Человеческий язык – это язык макромира. И с помощью этого языка мы желаем «схватить» микромир и мегамир. «Электрон оставляет след в камере Вильсона», «очарованный кварк»^[9], «Большая печка Вселенных» – так мы интерпретируем физическое явление в некоторой довольно относительной модели. Мы имеем дело с приближёнными образами, метафорами. Сама реальность находится за пределами опыта. Теоретическое познание тогда представляется как разновидность символического моделирования, и наше отношение к нему и полагание на него должны быть соответствующими. Вне теоретической модели нам не удается «схватить» предмет. В то же время эта модель является своего рода семиотической проекцией. Живя в мире семиотических конструкций, наше ориентирование в них задается этими же концептами. В реальности мы ищем то, что задаётся этими моделями, а если что-то не получается, то списываем это на исследователя, который не смог обеспечить переход от абстрактной конструкции к конкретной реальности.

Иной подход состоит в том, что исследователь учитывает свою гносеологическую ситуацию; применяя разные методы вместе с тем осознает, что действительность выше наших человеческих конструкций, а способы контакта с действительность шире, чем сами эти конструкции. Как живые существа мы имеем многообразные формы опыта взаимодействия с объективной реальностью. На вопрос «Что важнее личность, с многообразием её форм опыта или некоторое ограниченное знание, пусть и методологически выверенное?». Античный когнитивизм впервые рационально эксплицировал для себя первичную ценность методологически выверенного знания и мы являемся наследниками этого аксиологического поворота.

 

План семинарского занятия по теме № 1.

1.     Религия, философия, наука как формы познания. Особенность научного мировоззрения.

2.     Сущность, время и география доклассического идеала научности.

3.     Особенности становления классической науки. Разделение наук на естественные и гуманитарные.

4.     Характеристика неклассической науки

 

Задания

1. Проведите обсуждение в парах: какие науки являются более важными – естественные или гуманитарные?

2. Используйте свои знания истории и ответьте, было ли развито научное мировоззрение в Древней Руси? Когда появляется наука как социальный институт в России и при каких обстоятельствах?

3. Напишите сочинение «Как я вижу науку будущего».

4. Учитывая поступательный рост научных знаний, каким должно быть образование: «всё знать, всё уметь», «немного обо всём и всё по узкой специальности», «знать только то, что приносит твой доход», – Ваша модель?

Тема 2. Становление современной
физической картины мира

Эволюция физической картины мира

	Корпускулярная КМ	Полевая КМ		Квантово-полевая КМ[10]
1.Мыслители и ученые	Демокрит (ок . 470 до н. э.) Эпикур (341–270 до н.э.), Г. Галилей (1564–1642), И. Ньютон (1643–1727)	М. Фарадей (1791–1867) Д. Максвелл (1831–1879) Г.А. Лоренц (1853–1925) А. Эйнштейн (1879–1955)		М. Планк (1853–1947) Э. Шредингер (1887–1961) В. Гейзенберг (1901–1976) Н. Бор – (1885–1962)
2. Материя	Дискретная (прерывистая) модель вещества. Материя – вещественная субстанция, состоящая из атомов или корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, обладают массой, весом.	Континуальная модель: материя – единое непрерывное поле с точечными силовыми центрами и волновыми движениями в нем; мир – электродинамическая система. Электрические заряды –дискретны.		Материя обладает и корпускулярными и волновыми свойствами. Поле от вещества отличается тем, что масса покоя квантов поля равна нулю. Длина волны частицы не зависит от скорости. Состояние системы в квантовой механике описывает волновая или пси-функуция. Закон сохранения энергии, закон сохранения импульса описывают поведение как корпускулярной, так и волновой формы материи. Корпускулярные свойства материи проявляются через дискретность, квантованность, инерциальность.
	Корпускулярные свойства света проявляются в том, что свет излучается и поглощается порциями – квантами света. Корпускулярные свойства электромагнитных волн можно обнаружить в опытах по фотоэффекту. Волновые свойства корпускул были экспериментально продемонстрированы при дифракции электронов, интерференции и поляризации волн. Основу квантовой механики легла гипотеза о том, что электромагнитное излучение испускается отдельными порциями – квантами.
3. Время и пространство	Пространство трехмерно, постоянно и не зависит от материи; время – не зависит ни от пространства, ни от материи; пространство и время никак не связаны с движением тел, они имеют абсолютный характер.		Время и пространство зависят от расположения массивных тел. В разных системах отсчета будут разные пространственные и временные характеристики. Не существует единого потока времени. Пространство и время объединяются в единый континуум. Время, пространство, причинность относительны и зависимы не только от массы тела, но и от характера протекающих процессов и даже от состояния наблюдателя
4. Взаимодействие	Существует только сила тяготения. Скорость распространения гравитационного взаимодействия бесконечно велика. Действие силы на тело вызывает изменение состояния движения, ускорение, деформацию. Первый закон Ньютона постулирует существование инерциальных систем отсчета. Второй утверждает, что в инерциальных системах ускорение тела пропорционально приложенной силе. Третий закон устанавливает, что при взаимодействии оба объекта испытывают действия сил, причем эти силы равны по величине и противоположно направлены. Кинетическая энергия зависит от массы и скорости тела. Она проявляется в прямолинейном, вращательном движении. Кинетическая энергия изменяется при ускоренном движении, при движении в поле силы тяжести.		Электромагнитное взаимодействие осуществляется по принципу близкодействия – взаимодействия передаются от точки к точке непрерывно с конечной скоростью	Гравитационное – универсальное взаимодействие, которое проявляется как закон всемирного тяготения в классической физике и как кривизна пространства-времени в общей теории относительности Слабое – существует только в микромире и описывает трансформацию субатомных частиц; Электромагнитное –универсальное притяжение и отталкивание; Сильное – обеспечивает связь нуклонов в ядре. Принцип близкодействия: все взаимодействия передаются от точки к точке со скоростью не выше скорости света.
			Для объяснения результата упругого столкновения двух шаров необходимо использовать закон сохранения энергии  и закон сохранения импульса. Закон сохранения импульса проявляется в явлении отдачи при выстреле, в реактивном движении ракет, в движении по инерции, упругом, неупругом столкновении. Момент импульса сохряняется, если на тело не действуют никакие силы, на тело действуют силы, но момент сил равен нулю, сумма моментов всех действующих сил равна нулю.
5. Движение	Движение – простое механическое перемещение. Законы движения – фундаментальные законы мирозданияэ Тела двигаются равномерно и прямолинейно,		Распространение колебаний в поле.	Механическое движение – частный случай гравитации.
			а отклонения от этого движения есть действие на них внешней силы (инерции). Мерой инерции является масса. Универсальным свойством тел является сила тяготения, которая является дальнодействующей
6. Методология	Детерминизм всех механических процессов. Случайность исключается из картины мира. Редукция сложных форм		Вероятностный характер процессов и взаимодействий. Принципы соответствия, дополнительности, неопределенности.
			движения материи к закономерностям простейшей его формы – механическому движению.

Концепция механистического детерминизма оказалась принципиально несостоятельной, потому что в природе не существует закономерностей, которые бы однозначно связывали начальное и конечное состояние системы.

В порядке возрастания уровня систематизации знаний о мире картины мира можно расположить следующим образом: специально-научная картина мира, естественнонаучная картина мира, единая научная картина мира.

Структурность и системность материи^[11]

В неорганической природе можно выделить структурные уровни организации материи.

МИКРОМИР	– физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантового поля; – элементарные частицы и их поля; – нуклоны; – атомы; – молекулы;
МАКРОМИР	– макроскопические тела в агрегатных состояниях (твердое, жидкое, газообразное, плазма)
МЕГАМИР	– планеты и планетные системы; – звезды, туманности, звездные системы (галактики); – системы галактик (Метагалактика) – Вселенная

Множество объектов будет целостной системой, если энергия связи между ними больше их суммарной кинетической энергии совместно с энергией внешних воздействий, направленных на разрушение системы. С переходом от мегасистем к макросистемам, молекулам и атомам к гравитационным силам добавляются электромагнитные, намного более мощные чем первые. В атомных ядрах действуют еще более мощные ядерные силы. Чем меньше размеры материальных систем, тем более прочно связаны между собой их элементы. Энергией обладают все виды материи вещество, поле, физический вакуум). Рассмотрим типы связи на каждом уровне организации материи

Нуклонный уровень. Нуклон – это ядро атома. Атом представляет собой единую квантово-механическую систему, состоящую из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

– Атомы состоят из протонов, нейтронов (известных под общим названием барионов) и одного члена семейства лептонов – электрона. Протоны и нейтроны состоят из кварков (предельных частиц). Известно 6 кварков и 6 лептонов.

– Атомное ядро представляет центральную часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома (не менее 99,95 %) и весь его положительный заряд.

– Ядро атома называет нуклон, оно состоит из протона и нейтрона.

– Протоны представляют собой элементарные частицы, которые являются ядрами атомов водорода. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в периодической системе химических элементов и обозначается Z (число нейтронов – N). Протон несет элементарный положительный заряд. Он в 1836,1 раз тяжелее электрона; его размеры 10^-13 см. Протон состоит из двух и-кварков с зарядом 0= +2/3 и одного d-кварка с 0= -1/3, связанных глюонным полем.

– Нейтроны состоят из одного u-кварка и двух d-кварков. Электрический заряд его равен 0, масса ≈ 940 МэВ. Нейтрон стабилен в атомных ядрах. Свободный нейтрон распадается на электрон, протон и электронное антинейтрино. Нейтрон, как и протон, участвует во всех видах взаимодействий.

– В ядре нуклоны связаны ядерными силами, которые на расстояниях порядка 10^-15 м превышают любые другие силы, вследствие чего одноименно заряженные протоны не разлетаются под воздействием электростатического отталкивания.

– Размеры ядер атомов всех элементов порядка 10^-15 – 10^-14 м. Эта величина в десятки тысяч раз меньше размеров атома.

Электрон – отрицательно заряженная субатомная частица, обнаруживаемая за пределами атомного ядра. Входит в состав всех атомов. Масса 1/1836 части массы протона.

–       Каждой частице соответствует античастица кроме фотона.

–       Согласно классификации элементарных частиц по времени жизни, к стабильным и долгоживущим частицам относятся электрон, протон.

– Элементарные частицы обладают следующими качествами: неразличимость элементарных частиц определенного типа; превращаемость, распад элементарных частиц; электрический заряд; спин; масса.

Атомный уровень. Ядро атома заряжено положительно, а вращающиеся вокруг ядра электроны несут с собой отрицательный электрический заряд, который никогда не бывает меньше строго определенной величины, называемой элементарным электрическим зарядом (е ≈1,6 x 10^-19 Кл). Положительный заряд ядра атома равен сумме отрицательных зарядов электронов, находящихся в электронной оболочке атома. Поэтому в нормальном состоянии атом электрически нейтрален.

– Размеры атомов порядка 10^-10 м.

– Электроны на своих орбитах удерживаются силами электрического притяжения между ними и ядром атома. Каждый из электронов обладает определенным запасом энергии; чем дальше электрон находится от ядра, тем большей энергией он обладает.

Молекулярный уровень. Молекула – это наименьшая структурная единица вещества, обладающая его главными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями.

– Номер химического элемента в Периодической таблице Менделеева определяется количеством протонов ядре, электрическим зарядом ядра;

– Одноатомные молекулы (атомы инертных газов: Не – гелий, Ne – неон, Аг – аргон. Кг – криптон и др.);

– Двухатомные молекулы (молекулы, состоящие из парных атомов: Н₂, N₂, 0₂, F₂, Сl₂, Вr₂, I₂);

– Химический элемент и атом – мельчайшие структурные единицы на химическом уровне;

– Макромолекулы (молекулы состоящие из тысяч и более одинаковых или близких по строению групп атомов: белки, искусственные полимеры, некоторые витамины, целлюлоза и т.п.).

– Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов (H₂, N₂,  0₂; и др.).

– Молекулы сложных веществ состоят из разных атомов (H₂O, NaCl, H₂S0₄ и т.п.);

– Химическое соединение – это качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет обменного взаимодействия (химической связи) объединены в частицы – молекулы, комплексы, монокристаллы или иные агрегаты (системы).­­

– Химические элементы в таблице Менделеева располагаются в порядке возрастания их массы, заполнения электронных оболочек атомов. Химические элементы с высокой химической активностью расположоены в таблице Менделеева в столбцах с номером 1, 2, 3, 6, 7. Химические элементы с минимальной химической активностью находятся в таблице Менделеева в столбце с номером 8. Периодическая таблица фиксирует более ста известных элементов.

– Энергия химической связи атомов в молекулах определяется строением электронных оболочек атома, энергией электронно-ионного взаимодействия.

Внутримолекулярные связи, химические процессы.

– Реакционная способность химического элемента определяется количеством электронов во внешней оболочке атома, а также связана с электронным строением атомов, валентностью, принципом запрета Паули.

– Способность атома образовывать химические связи с другими атомами называется валентность (от лат. valentia - сила). Например, валентность He равна 0, H – 1, C – 4.

– Единица количества вещества называется моль. Один моль любого газа при нормальном объеме и температуре = 22,4 л. Если два NaCl подвергнуть электролизу (электрохимическому окислению), в результате получится объем хлора 22,4 л.

– При экзотермических реакциях выделяется энергия. Это происходит за счет увеличения суммарной энергии связи атомов в конечных молекулах и уменьшения массы конечных молекул в сравнении с исходными.

– Химические связи – это обменное взаимодействие электронов, обобщение валентных электронов, и «перекрывание электронных облаков»;

– Ионная связь образуется в результате действия электростатических сил между противоположно заряженными ионами, из которых построены кристаллические решетки ионных веществ (напр. NaCl). Ионы образуются из атомов в результате переноса между ними одного или нескольких электронов.

– Ковалентная связь – связь, образуемая двумя или несколькими атомами в результате обобществления ими электронов.

– Химический процесс – это обменное взаимодействие электронов. Направление химической реакции определяется катализаторами, температурой, давлением. Способность к взаимодействию различных реагентов определяется не только их атомно-молекулярной структурой, но и условиями протекания химических реакций. К условиям протекания химических процессов относятся термодинамические (характеризующие зависимость реакций от температуры, давления и т.п.) и кинетические факторы. Максимальной реакционной способностью среди неметаллов обладает Cl, среди металлов – Cs. Цезий также известен своими аномальным поведением, одним из которых является то, что при прохождении импульса света через цезиевую среду световой импульс проходит на 62 нано секунд быстрее, чем в вакууме (т.е. за отрицательное время).

– Горение является физико-химическим процессом окисления углеводородов. Для предотвращения пожаров объекты ФСИН укомплектованы работниками ведомственной пожарной охраны, знающими физико-химические основы развития и тушения пожаров. Все горючие (сгораемые) вещества содержат углерод и водород, – основные компоненты газо-воздушной смеси, участвующие в реакции горения. Температура воспламенения горючих веществ и материалов различна и не превышает для большинства 300˚ С.

      Физико-химические основы горения заключается в термическом разложении вещества или материала до углеводородных паров и газов, которые под воздействием высоких температур вступают в химическое воздействие с окислителем (кислородом воздуха), превращаясь в процессе сгорания в углекислый газ (двуокись углерода), угарный газ (окись углерода), сажу (углерод) и воду, при этом выделяется тепло и световое излучение.

Особенности протекания химических реакций используются в спец. технике ОВД. Например, при для обнаружении трупа используется реакция свинца и аммиака на сероводород. Если труп находится в заболоченной местности, то это место способно давать электролитические реакции, что можно замерить электроизмерительным щупом. Свойство люминисценции используется для маркировки биологически активных частиц (сперма, слюна и т.д.)

Свойство а-частиц проникать сквозь кристаллическую решетку атомов используется в металлоискателе. При рентгеновском сканировании предмета, можно определить контуры запрещенных в обороте вещей.

Термодинамическое воздействие влияет преимущественно на направленность химических процессов. Функции управления скоростью химических процессов выполняет химическая кинетика. Она устанавливает зависимость протекания химических процессов от множества структурно-кинетических факторов: строения исходных реагентов; их концентрации; наличия в реакторе катализаторов (или ингибиторов) и других добавок; способов смешивания реагентов; материала и конструкции реактора и т.п. Влияние такого типа факторов на ход химических реакций может быть сведено и к катализу, т.е. к увеличению скорости химического процесса, и к ингибированию, сдерживающему процесс. В настоящее время считается, что катализ играет решающую роль в процессе перехода от химических систем к биологическим. Катализатор направляет химическую реакцию и ускоряет ее. Ускорение реакции происходит засчет ослабления химической связи в исходных молекулах и создания промежуточных соединений с участием катализатора.

 

План семинарского занятия по теме № 2.

1.     Истоки и особенности корпускулярной модели естествознания.

2.     Полевая картина мира.

3.     Квантово-полевая картина мира.

4.     Общая характеристика микро-, макро- и мегамира.

 

Задания

1. Сменится ли квантово-полевая картина мира? Если да, то что придёт ей на смену?

2. Проведите параллели между изменениями физической картины мира и общественными отношениями.

3. Какой мир является родиной человека – микро, макро или мегамир?

Тема 3. Физические взаимодействия
и принципы

Выделяют следующие фундаментальные формы движения материи: механическая, атомно-молекулярная, электромагнитная, гравитационная, внутриатомная, внутриядерная. Любые формы движения материи есть проявление фундаментальных взаимодействий материи (гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого).

Биологическое и социальное движение не является следствием взаимодействия элементарных частиц. Следовательно, можно выделить нефизическое взаимодействие. Физическое взаимодействие частиц определяется зарядом; последний является и количественной мерой взаимодействия. Нефизическое взаимодействие определяется уровнем сознания.

Фундаментальные физические взаимодействия

Сильное взаимодействие обеспечивает сильную связь протонов и нейтронов в ядрах атомов, кварков в нуклонах^[12] и определяет ядерные силы. Оно описывается теорией сильных взаимодействий (квантовой хромодинамикой). В сильном взаимодействии участвуют адроны^[13] и их взаимодействие дает большой выход энергии при ядерных реакциях. Сильное взаимодействие превосходит электромагнитное примерно в 100 раз, его радиус действия очень мал, около 10^–15 м. Лептоны (например, электроны) не участвуют в сильном взаимодействии).

Электромагнитное взаимодействие существует как в микро, так и в макро мире и выступает как отталкивание между зарядами одного знака и притяжение между зарядами противоположных знаков. Оно определяет возникновение атомов, молекул и макроскопических тел. Это взаимодействие, которое отвечает за химические свойства вещества. Электромагнитное взаимодействие в 100-1000 раз слабее сильного взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие - обеспечивает связь электронов с ядрами, атомов в молекулах. Оно обладает бесконечно большим радиусом действия. Электромагнитное взаимодействие определяет давление света. Оно связано с законом Кулона о взаимодействии точечных зарядов. Квантовые свойства света были открыты А. Эйнштейном в нач. 20 в. Масса покоя квантов света равна нулю.

Электрические заряды и токи создают магнитное поле. Магнитное поле действует на движущиеся электрические заряды и электрические токи. На неподвижные электрические заряды магнитное поле не действует.

Сфера действия электромагнитного взаимодействия очень широка. В зависимости от длины волны различают следующие излучения (в порядке возрастания): 1) рентгеновское, 2) ультрафиолетовое, 3) видимый свет, 4) инфракрасный, 5) радиодиопазон. Энергия квантов электромагнитного излучения возрастает в другой последовательности: 1) радиодиапазон, 2) видимое излучение, 3) ультрафиолетовое, 4) рентгеновское, 5)  гамма-диапазон.

В УИС применяется радиолучевое средство обнаружения «Пион», принцип действия которого основан на регистрации изменений параметров электромагнитного поля, созданного передатчиком и образующего зону обнаружения, при вторжении в эту зону нарушителя.

Электрические импульсы высокого напряжения и малого тока вызывают у человека нелетальный отражающий шок. Этот принцип используется в электризуемых заграждениях отталкивающего воздействия. Использование таких систем значительно повышает надежность охраны объектов^[14].

Слабое взаимодействие обеспечивает переход между разными типами кварков, в частности, определяет распад нейтронов, известный также как β-распад; вызывает взаимные переходы между различными типами лептонов. За счет слабого взаимодействия светят звезды (протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино). Слабое взаимодействие действует только в микромире и описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно короткодействующее и характеризует все виды бета-превращений. Слабое взаимодействие слабее электромагнитного, но намного сильнее гравитационного. Его радиус действия очень мал. Слабое взаимодействие описывается теорией слабого взаимодействия, созданной в 1967 г. С. Вайнбергом и А. Саламом. В ядерных взаимодействиях определяющими являются сильное и слабое взаимодействие.

Гравитационное взаимодействие выступает в виде взаимного притяжения тел. Оно имеет универсальный характер, являясь как дальнодействующим, так и близкодействующим. В повседневной жизни роль гравитационного взаимодействия очень заметна. Оно определяет динамику планет солнечной системы и др. мега объектов.

Гравитация – это самое слабое из всех остальных взаимодействий (сила электростатического от­талкивания электронов в 10⁴⁰ раз больше силы их гравитационного притяжения). Это взаимодействие, однако, (как и электромагнитное) имеет бесконечно большой радиус действия. Скорость распространения гравитационного взаимодействия не должна превышать скорость света, т.е. 300 тыс. км/с. Гравитация замедляет ход времени и может остановить его ход.

Сила гравитации известна с незапамятных  времён. Так, в древнейших космологиях, пуранах, гравитация называется энергией «ананта», которая поднимается с низшей части Вселенной и распределяется в качестве поля. В классической физике гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона. Ньютон открыл формулу, связывающей массу гравитирующих тел и силу, с которой они притягиваются. Масса тела является мерой инертности, количества вещества и тяготения. Причины невесомости заключаются в: равенстве «0» суммы всех сил, действующих на тело; отсутствии или очень слабой гравитации; движении с ускорением в гравитационном поле.

Современной науке природа гравитации до сих пор неясна. Несмотря на то, что сейчас принята теория гравитационного взаимодействия, разработанная в общей теории относительности А. Эйнштейна, физики постоянно ведут поиски альтернативных моделей гравитации, т.к. это взаимодействие отличается от всех других (остальные взаимодействия описываются квантовыми полевыми теориями). ОТО связывает гравитацию с геометродинамическими свойствами пространственно-временного континуума (поле тяготения создает искривление пространства тем больше, чем больше тяготеющая масса). В квантовой теории, квантами поля тяготения являются гравитоны, которые переносят энергию, обладают импульсом и другими характеристиками. Гравитационное взаимодействие в микромире при расстояниях порядка 10^-13 см может не учитываться, однако при расстояниях порядка 10^-33 см начинают проявляться особые свойства физического вакуума – виртуальные сверхтяжелые частицы окружают себя гравитационным полем, искажающим геометрию пространства.

Четыре типа взаимодействий переносятся своим типом бозонов^[15]. Фотон, квант све­та, переносит электромагнитные взаимодействия. Восемь глюонов осуществляют перенос сильных ядерных взаимодей­ствий, связывающих кварки. Промежуточные векторные бозоны пе­реносят слабые взаимодействия, ответственные за некоторые распа­ды частиц. Что же передаёт силу тяготения? Гравитон экспериментально не был подтверждён. Большой адронный коллайдер, созданный Европейской организацией по ядерным исследованиям, призван раскрыть загадку массы. Рабочая гипотеза за экспериментом по ускорению протонов в 27 километровом магнитном туннеле, охлаждённом до – 271 º С, заключается следующем: кварки и глюоны внутри протонов сталкиваются, производя взрыв, рождающий неустойчивый бозон Хиггса. Полагают, что Бозон Хиггса и другие неизвестные частицы образуют 95% тёмной энергии и материи. Постоянно появляющиеся и исчезающие бозоны Хиггса создают торможение для кварков, но не влияют на электроны и фотоны. Масса, в этой гипотезе, это трение о поле Хиггса.

Все силы в природе описываются на сегодняшний день четырьмя видами взаимодействий. Доказано, что при энергии 100 ГэВ (100 млрд эВ) объединяются электромаг­нитное и слабое взаимодействия. Такая энергия соответствует темпе­ратуре Вселенной через 10^-10с после Большого взрыва и она в 4 трил­лиона раз выше комнатной температуры.

Более высокую энергию невозможно получить экспериментально. Здесь исследователи вынуждены обратится ко Вселенной как к гигантскому ускорителю. Теория Великого Объединения утверждает, что при энергии порядка 10¹⁵ ГэВ можно достичь объединения с ними сильных взаимодействий, а при энергии 10¹⁹ ГэВ к взаимодействиям ТВО присоединится и гравита­ционное взаимодействие. Объединению всех видов взаимодействия называется Теорию Всего Сущего.

Динамические и статистические закономерности

Динамические	Статистические
Динамический закон ­– это закон, управляющий поведением отдельного объекта и позволяющий устанавливать однозначную связь его состояний	Статистический закон – это закон, управляющий поведением больших совокупностей и в отношении отдельного объекта, позволяющий делать лишь вероятностные выводы о его поведении
Динамическая теория – это теория, представляющая совокупность динамических законов. Динамические теории: – классическая механика; – классическая теория излучения; – релятивистская механика	Статистическая теория – это теория, представляющая совокупность статистических законов. Статистические теории: – квантовая механика; – квантовая теория излучения (квантовая электро­динамика); – релятивистская квантовая механика
Динамический закон, абстрагируясь от случайности, выражает непосредственную необходимость. Поэтому он дает отражение объективной действительности с точностью, исключающей случайные связи	Статистический закон выражает диалектическую связь необходимости и случайности. Он не исключает случайность, а рассматривает ее как форму проявления необходимости

Принципы физики

Симметрия	Асимметрия
Симметрия – понятие, отображающее сущес­твующий в объективной действительности порядок, определенное равновесное состояние, относительную устойчивость, пропорцио­нальность и соразмерность между составными частями целого.	Асимметрия - понятие, противоположное симметрии, отражающее существующее в объективном мире нарушение порядка, равно­весия, относительной устойчивости, пропор­циональности и соразмерности между составными частями целого, связанное с изменением, развитием и организационной перестройкой.
Порядок и регулярность являются существенными сторонами законов.	Асимметрия – столь же существенный момент законов, как и симметрия.
Симметрия выражает не всё содержание законов, а только его определенную сторону.	Наличие асимметрии в содержании законов не уничтожает в их содержании и существование симметрии.
Взаимосвязь между законами можно охарактеризовать как их симметрию. Симметрия законов – это существенная сторона их единства.	Асимметрия, как и симметрия, является основой существования связи между законами: «из всякого правила есть исключения»
С категорией симметрии связана такая важная характеристика законов природы, как их инвариантность.	Любой закон сохранения имеет связь с определенными геометрическими и динамическими симметриями и асимметриями.
Симметрии, выражающие свойства пространства и времени, относятся к геометрической форме симметрии – однородность пространства и времени; – изотропность пространства; – пространственная четность; – эквивалентность[16] инерциальных систем отсчета и т.д. С геометрической симметриией связан законы сохранения: – с однородностью времени связан закон сохранения энергии; – с однородностью пространства связан закон сохранения импульса; – с изотропией связан закон сохранения момента импульса, момент количества движения и т.д.	Асимметричные условия исключают наличие резкой грани между законами и условиями их действия. Поэтому содержание законов должно включать определенные стороны, моменты асимметричных условий. Действующие в этих условиях законы должны иметь обратные связи. Возможно, что законы такого типа будут обладать и более глубокой статистичностью по отношению к статистичности законов квантовой механики. Асимметричность не исключает существование закономерностей. Не исключает асимметрич­ности и условие инвариантности законов Геометрические асимметрии: – неоднородность пространства и времени; – анизотропность пространства и т.д.
Симметрии, выражающие свойства физических взаимодействий, относятся к динамической форме симметрии. Например: – симметрии электрического заряда; – симметрии спина; – симметрии изотопического спина; – «странность» и т.д. С динамической симметрией связан закон сохранения: – при превращениях элементарных частиц сумма электрических зарядов частиц остается неизменной (в этом состоит закон сохранения электрического заряда); – при превращениях элементарных частиц разность числа лептонов и ангилептонов не меняется (в этом состоит закон сохранения лептонного заряда) и т.д.	Динамические асимметрии: – различие между протонами и нейтронами в электромагнитных взаимодействиях; – различие между частицами и античастицами по электрическому барионному, лептонному зарядам и т.д. – живым  организмам  присуща  молекулярная хиральность (молекулярная диссимметрия).   В природе симметрия и асимметрия носят равноправный характер.

 

Принцип соответствия

Новая теория, претендующая на более глубокое познание сущности мироздания, на более полное описание и на более широкое применение ее результатов, чем предыдущая, должна включать предыдущую как предельный случай. Так классическая механика является предельным случаем квантовой механики и механики теории относительности. Релятивистская механика (специальная теория относительности) в пределе небольших скоростей переходит в классическую механику (ньютоновскую). Это и составляет содержание методологического принципа соответствия, сформулированного Н. Бором в 1923 г.

Суть принципа соответствия заключается в следующем: любая новая более общая теория, являющаяся развитием предыдущих классических теорий, справедливость которых была экспериментально установлена для определенных групп явлений, не отвергает эти классические теории, а включает их в себя. Предыдущие теории сохраняют свое значение для определенных групп явлений, как предельная форма и частный случай новой теории. Последняя определяет границы применения предыдущих теорий, причем в определенных случаях существует возможность перехода новой теории в старую.

В квантовой механике в принципе соответствия проявляется тот факт, что квантовые эффекты существенны лишь при рассмотрении величин сравнимых с постоянной Планка (h). При рассмотрении макроскопических объектов постоянную Планка можно считать пренебрежимо малой (hà0). Это приводит к тому, что квантовые свойства рассматриваемых объектов оказываются несущественными; представления классической физики — справедливы. Следовательно значение принципа соответствия выходит за границы квантовой механики. Он войдет составной частью в любую новую теорию.

 

Принцип дополнительности

Принцип дополнительности представляет собой одну из самых глубоких идей современного естествознания. Квантовый объект – это не волна, и не частица по отдельности. Экспериментальное изучение микрообъектов предполагает использование двух типов приборов: один позволяет изучать волновые свойства, другой – корпускулярные. Эти свойства несовместимы в плане их одновременного проявления. Однако они в равной мере характеризуют квантовый объект, а потому не противоречат, а дополняют друг друга.

Принцип дополнительности был сформулирован Н. Бором в 1927 г., когда оказалось, что при экспериментальном исследовании микрообъектов могут быть получены точные данные либо об их энергиях и импульсах (энергетически-импульсная картина), либо о поведении в пространстве и времени (пространственно-временная картина). Эти взаимоисключающие картины не могут применяться одновременно.  Так, если организовать поиски частицы с помощью точных физических приборов, фиксирующих ее положение, то частица обнаруживается с равной вероятностью в любой точке пространства.  Однако эти свойства в равной мере характеризуют микрообъект, что предполагает их использование в том смысле, что вместо одной единой картины необходимо применять две: энергетически-импульсную и пространственно-временную.

В широком философском смысле, принцип дополнительности Н. Бора проявляется в характеристике разных объектов исследования в рамках одной науки.

 

Принцип неопределенности

Микрочастица, обладая волновыми свойствами, не имеет траектории, а значит, не имеет одновременно точных знаний координаты и импульса. Это означает, что координаты, импульс, энергия микрочастицы могут быть заданы лишь приблизительно.

Количественно это выражается соотношением неопределенностей В. Гейзенберга (1901-1976). Согласно соотношению неопределенностей Гейзенберга, принципиально нельзя определить одновременно координату и импульс частицы точнее, чем это допускает соотношение неопределенностей. Микрочастица не может иметь одновременно координату х и определенный импульс р, причем неопределенности этих величин удовлетворяют условию ∆х х ∆р ≥ h (где h - постоянная Планка), т.е. произведение этих неопределенностей не может быть меньше h. Этот предел довольно мал, поскольку мала h - постоянная Планка, но он существует, и это закон природы. Произведение погрешностей в измерениях положения объекта и его момента (произведение массы объекта на его скорость) не может быть меньше постоянной Планка. Ни одним эмпирическим методом не удалось доказать этот принцип.

Принцип неопределенности означает, что положение электрона невозможно определить, потому что электрон настолько быстро, что представляет как бы волну, «размазанную по атому». Существующий эксперимент по определению положения электрона с помощью щели имеет неизбежное ограничение: чем уже щель, тем больше дифракционное отклонение, тем значительнее меняется первоначальный импульс^[17].

Не существует метода, с помощью которого можно было бы однозначно зафиксировать положение субатомной частицы и одновременно определить ее скорость. Можно определить либо то, либо другое. В качестве одного из примеров, иллюстрировавших принцип неопределённости, Гейзенберг приводил воображаемый микроскоп как измерительное устройство. Для наблюдения положения микрочастицы в неё должен попасть хотя бы один фотон, который изменит скорость частицы.

 

Принцип суперпозиции полей

Электрическое поле, создаваемое неподвижными зарядами, называется электростатическим. Основная задача электростатики сводится к нахождению поля по заданному расположению зарядов в пространстве. Эта задача решается на основании двух законов: закона Кулона и принципа суперпозиции полей. Используя эти законы можно описать любое электростатическое поле. Закон Кулона определяет электростатическое поле уединенного точечного заряда и устанавливает, что оно радиально, оно сферически симметрично, силовые линии поля начинаются на заряде и нигде не обрываются. При этом одноименные заряды отталкиваются, разноименные - притягиваются.

Суть принципа суперпозиции полей сводится к тому, что поля различных зарядов, находящихся по соседству, не взаимодействуют друг с другом или не искажают друг друга. Если поля различных зарядов не влияют друг на друга, то результирующее поле определяется простым наложением или суммированием полей от отдельных зарядов.

 

План семинарского занятия по теме № 3.

1.     Природа сильного и слабого взаимодействий и их значение в природе и технике.

2.     История открытия электромагнитного взаимодействия и его характеристика.

3.     Теории гравитации.

4.     Закономерности и принципы физики

 

Задания

1. Обсудите значение каждого из физических взаимодействий для возникновения жизни.

2. Как используются электромагнитное и сильное взаимодействие в народном хозяйстве? Каковы перспективы использования слабого и гравитационного взаимодействия?

3. Можно ли применить принцип соответствия в социокультурном познании?

4. Определите, какое суждение является истинным из двух: «человек меняется» и «человек не меняется», «закон не терпит исключений» и «в каждом законе есть исключения». Какой принцип распространяется на эти и другие социальные амбивалентности?

Тема 4. Время. Пространство. Относительность

Древние греки стремились осмыслить пространство и время научно. Так возникли две точные науки: геометрия и астрономия. Первая возникла из потребности измерять пространство, а вторая – время. Существует две концепции в понимании пространства и времени.

Субстанциальная концепция (Демокрит – И. Ньютон)

1. Пространство и время существуют сами по себе, независимо от движущейся материи и друг друга. В них «погружены», «помещены» материальные объекты.

2. Пространство – пустое вместилище для тел. Тела, находясь в пространстве и двигаясь в нем, не взаимодействуют с ним. Пространство является абсолютной системой отсчета и остается всегда неподвижным, однородным, обладает всюду, во всех точках и направлениях одинаковыми геометрическими свойствами. Абсолютное пространство, благодаря своей природе, безотносительно к чему-либо внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным (И. Ньютон).

3. Время – чистая длительность. Свойства времени не зависят от материальных объектов и протекающих процессов. Это положение лежит в основе классической механики Ньютона. Время является абсолютной системой отсчета, благодаря чему якобы становится возможным измерение во времени тех или иных реальных процессов, происходящих в пустом пространстве. Но эти реальные процессы, происходящие во времени, не взаимодействуют с абсолютным временем. Само время, как и пространство, остается всегда одинаковым, т.е. чистой длительностью. Именно поэтому оно и является абсолютной системой отсчета. Время и пространство лишь прикладываются к материальным объектам, а сами существуют независимо.

 

Реляционная концепция (Аристотель – Г. Лейбниц)

Пространство и время не особые субстанциальные сущности, а формы существования материальных объектов. Пространство выражает сосуществование объектов, характеризует структурность и протяженность материальных систем. Пространственными характеристиками являются координаты других тел. Время – последовательность состояний тел, мера движения, продолжительности процессов.

Свойства пространства

Пространство и время – общие формы координации материальных объектов и их состояний. Их всеобщие свойства:

• объективность пространства и времени;

• всеобщность пространства и времени

Пространство – это совокупность отношений, выражающих координацию сосуществующих объектов, их расположение друг относительно друга и относительную величину (расстояние и ориентация). Его специфические свойства:

• трехмерно;

• однородно (равноправие всех его точек);

• изотропно (равноправие всех его направлений).

 

Развитие представлений о пространстве
Пураны (1 тыс. до н.э.)	Пространство многомерно. «Слоистое бытие». Картина мира сообразна познавательным возможностям наблюдателя. Физический «носитель» пространства – бесконечный и однородный эфир, который является праосновой вещества.
Эвклид (3 в. до н.э.)	Положение в пространстве определяется через три координаты – широту, долготу и высоту.
Р. Декарт (1596–1650)	Физи­ческий мир имеет две составляющие: материю (простая «протяженность, наделенная формой») и движение. Протя­женность заполнена «тонкой материей», которую Бог наделил не­прерывным движением. Все законы действуют механически. Вес, как и любая сила, является свойством движе­ния тонкой материи, отождествляемой с пространством. Декартово представление о флюидах, заполняющих пространство, господствовало в науке вплоть до XIX в., оказав существенное влияние на развитие таких разделов физики, как оптика и электри­чество.
И. Ньютон (1643–1727)	Простран­ство – это независимо существующая субстанция, в которой пе­ремещаются материальные тела и частицы света. Все равномерные движения у Ньютона относи­тельны, а ускоренные – абсолютны. Причины, вызывающие уско­ренные движения, он назвал силами[18]. Механика Ньютона позволяет наблюдать в пространстве только ускоренные процессы (вращение карусели, удар по мячу и т.п.), т.к. равномерное движение нельзя механическими средствами отличить от другого та­кого же состояния. Пространство у Ньютона само по себе не оказывает силового воздействия на движущиеся тела.
Лобачевский Н.И. (1792-1856)	Геометрия пространства определяется величиной и распределением масс. Наше реальное пространство оказывается неевклидовым[19].
Максвелл (1831–1879)	Автор теории электромагнетизма, в которой распространение световых сигналов объясняется как движение от­носительно эфира – некоей жидкости, заполняющей пространство. Свет распространяется в эфире с постоянной скоростью, но зависит от «упругости» эфира.
Современные представления	В дальнейшем, опыты не подтвердили существование такой жидкости в пространстве. Эйнштейн, однако, полагал, что континуум, наделенный физическими свойствами, необходим. Сейчас используют понятие «физический вакуум» – пространство, где нет вещества, но есть энергия. Физический вакуум насыщен виртуальными частицами, которые переходят в микрочастицы реальные.

Теория относительности

Альберт Эйнштейн (1879–1955) предложил совершенно новую тео­рию пространства и времени – специальную теорию относительности (СТО). Основу его теории составляют два постула­та: 1) скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движе­ния наблюдателя или источника света; 2) все физические явления (механические и электродинамические) происходят одинаково во всех телах, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерно. Другими словами, во всех инерциальных системах отсчета неизменным остается пространственно-временной интервал.

СТО установила, что абсолютной одновременности событий, происходящих в разных системах, т.е. в разных условиях движения, не может быть, ибо не существует единого всегда и везде равномерного потока времени, что эта одновременность носит относительный характер. Пространственные и временные характеристики в различных соотносительных материальных системах отсчета будут различными. Эти изменения зависят от скорости относительного движения тел.

По мере возрастания скорости движения длина движущегося тела в направлении движения сокращается и течение времени соответственно замедляется (релятивистское замедление времени). Если космический корабль с большой скоростью проносится мимо, то неподвижному наблюдателю его длина кажется короче. Чем ближе к скорости света, тем более становится этот эффект. При с = 300 тыс. км/с, длина тела = 0.

В таком космическом корабле время течет медленнее. Отсюда парадокс близнецов, которые будут стареть неравномерно, если один из них отправился с космической скоростью в путешествие. Когда атомные часы отправляли на сверхзвуковом самолете в кругосветный перелет, то по возвращению на Землю разница во времени составляла около 40 атомных единиц.

Специальная теория относительности установила органическую связь пространства и времени, связав их в единое целое – пространственно-временной континуум. 4-мерное пространство-время отныне не рассматриваются обособленно, а являются выражением наиболее общих отношений материальных объектов и вне материи существовать не могут.

В 1916 г. Эйнштейн добавил в СТО положение о поле тяготения. В результате получилась общая теория относи­тельности (ОТО), или обобщенная теория тяготения. Пространство в понимании общей теории относительности – это атрибут материи, обусловленный связями и взаимосвязями, расположенных в нём тел. Свойства пространства и времени в его теории определяются концентрацией и движением материи в пространстве. При наличии в пространстве тя­готеющих масс, а, следовательно, и поля тяготения, пространство ис­кривляется, становится неевклидовым, а время изменяет ритм течения. Тело влияет на геометрию пространства примерно также как волейбольный мяч на сетку. Благодаря наблюдениям солнечного затмения 1919 года были получены экспериментальные доказательства такого следствия общей теории относительности, как искривление луча света в поле тяготения массивных тел. Излучением от звезд, находящихся за солнцем: мы их видим искаженно, засчет того, что масса солнца искривляет их свет.

Эйнштейн сформулировал принцип эквивалентности масс: не существует эксперимента, с помощью которого можно было бы отличить покой в гравитационном поле от ускоренного движения по отношению к «подвижным» звёздам.

Передвигаться со скоростью света может только фотон, частица, не имеющая массы покоя. Если предположить, что мы разгоняем обычное тело к световой скорости, его масса должна увеличиться в огромной пропорции^[20]. Поэтому никакое тело с отличной от нуля массы нельзя разогнать  до скорости света, т.к. для этого требуется бесконечная энергия. Вещество не может двигаться со скоростью большей, чем скорость света в вакууме. Никакую информацию нельзя передать быстрее скорости света, иначе был бы нарушен закон причинности (причина предшествует следствию).

Физик Риман рассчитал, что при приближении к скорости света, пространство сворачивается в параболы. Путь, образуемый через свернутое пространство получил название «Прокол Римановой складки».

Многомерность мира

Хотя соотношение между количеством материи и степенью кри­визны простое, но сложны расчеты – для описания кривизны в каж­дой точке нужно знать значения двадцати функций пространствен­но-временных координат. Десять функций соответствуют той части кривизны, которая распространяется в виде гравитационных волн, т. е. в виде «ряби» кривизны, остальные десять – определяются рас­пределением масс, энергии, импульса, углового момента, внутрен­них напряжений в веществе и значения универсальной гравитацион­ной постоянной G. Из-за малости величины G нужно много масс, чтобы существенно «изогнуть» пространство-время. Поэтому 1/G подчас рассматривают как меру жесткости пространства-време­ни. С точки зрения нашего повседневного опыта пространство-время очень жесткое. Вся масса Земли создает кривизну, составляющую по­рядка одной миллиардной кривизны своей поверхности. Чтобы пред­ставить кривизну пространства-времени вблизи Земли, подбросим мяч в воздух. Если он будет находиться в полете 2 с и опишет дугу в 5 м, то свет за эти 2 с пройдет расстояние 600 000 км. Если предста­вить дугу высотой 5 м, вытянутую по горизонтали до 600 000 км, то ее кривизна и будет соответствовать кривизне пространства-времени. В отличие от теории гравитации Ньютона, теория Эйнштейна пре­тендует на теорию пространства-времени, т. е. на теорию Вселенной в целом.

Многих интересовал вопрос, почему мы способны воспринять только пространство трех измерений. П. Эренфест в 1917 г. исследо­вал этот вопрос специально и указал, что «закон обратных квадра­тов», по которому действуют друг на друга точечные гравитацион­ные массы или электрические заряды, обусловлен трехмерностью пространства. В пространстве п измерений точечные частицы взаимо­действовали бы по закону обратной степени (n -1). Поэтому для n = 3 справедлив закон обратных квадратов, т. к. 3-1=2. Он показал, что при n = 4, что соответствует закону обратных кубов, планеты двига­лись бы по спиралям и быстро бы упали на Солнце. В атомах при числе измерений, большем трех, также не существовало бы устойчи­вых орбит, т. е. не было бы химических процессов и жизни. На связь трехмерности пространства с законом тяготения указывал еще и Кант.

Кроме того, можно показать, что распространение волн «в чис­том виде» невозможно в пространстве с четным числом измерений. Появляются искажения, нарушающие переносимую волной структу­ру (информацию). Пример тому – распространение волны по рези­новому покрытию (по поверхности размерности 2). В 1955 г. матема­тик Г. Дж. Уитроу заключил, что поскольку живым организмам не­обходимы передача и обработка информации, то высшие формы жизни не могут существовать в пространствах четной размерности. Этот вывод относится к известным нам формам жизни и законам природы и не исключает существования иных миров, иной приро­ды. Давид Дойч считает, что простой эксперимент из физики интерференции дискретных фотонов доказывает существование параллельных миров. Дело в том, что при прохождении через пространство фотон оказывается в непредсказуемом месте, как будто он сталкивается с другими фотонами, невидимыми для нас. В своей книге «Ткань реальности» он утверждает, что идея о множественности миров не ставит новые проблемы, а решает их^[21].

Свойства времени

Время – совокупность отношений, выряжающих координацию сменяющих друг друга состояний (явлений), их последовательность и длительность.

– одномерно;

– однородно (равноправие всех моментов времени);

– необратимо, неповторяемо.

        

Развитие представлений о времени
Вьясадева (5 тыс. до н.э.)	«Атомное время связано с пространством, которое занимает конкретный атом. Время, охватывающее всю непроявленную совокупность атомов, называют великим временем»[22]
Гераклит (6-5 вв. до н.э.)	«В одну реку нельзя войти дважды», «Все течет, все изменяется», «Мир является совокупностью событий, а не вещей»
Платон (5-4 вв. до н.э.)	«…время есть нестановящееся и вечно неподвижное, не выходящее из своей идеи…»[23]
Аристотель (384-322 до н. э.)                       «…время есть мера движения и покоя…»[24]
Архимед (287-212 до н. э.)	«…спираль соединяет цикличность с поступательным движением…»[25]
Секст (200-250)	«Время есть являющийся в виде дня и ночи продукт воображения»[26].
Прокл (410-485)	«Время не по­добно прямой линии безгранично продолжающейся в обоих направ­лениях Оно ограничено и описывает окружность. Движение времени соединяет конец с началом, и это происходит бесчисленное число раз. Благодаря этому время бесконечно»[27].
И. Кант (1724-1804)	«...время есть не что иное, как форма внутреннего чувства, т.е. созерцания нас самих и нашего внутреннего состояния. ...Время есть лишь субъективное условие нашего (человеческого) созерцания... и само по себе, вне субъекта есть ничто»[28].
В.И. Даль (1801-1872)	«Время – 1) длительность бытия; пространство в бытии; последовательность существования; продолжение случаев, событий»[29].
Ф.М. Достоевский (1821-1881)	Рассматривает время как производное от вечности: «Время  не  существует; время есть  цифры,  время  есть:  отношение бытия к небытию»[30].
Время как феномен физики
Г. Галилей (1564-1642)	Построил впервые геометрическую модель времени. Время есть отношение скорости движения к пространству. Движение и время есть само собой разумеющееся. Причина движения, направленность из прошлого в будущее находятся за пределами механики и не требуют специального анализа. Для механики смысл имеет возможность точного измерения времени[31].
Н. Стенсен  (1638–1686)	Рассматривал временную последовательность применительно к геологическим породам «раньше – позже»
И. Ньютон (1643-1727)	Время идет сразу везде во всей Вселенной единообразно и синхронно. Причина времени – божественна и абсолютна. В видимом материальном мире этой причины нет, нам дается здесь лишь его бледное отражение в виде относительного земного времени. Безусловное, истинное математи­ческое время протекает равномерно и иначе называется длительностью[32].
А. Эйнштейн (1879-1955)	Понятие времени теряет свой смысл вне движения материи и ее массы. Тяготеющая масса влияет на метрические свойства времени, создавая разные гравитационные потенциалы. Время есть момент события, четвертое измерение. Время аморфно, различие между прошлым, на­стоящим и будущим условны.

 

Воздействие на время

Эйнштейн указал в начале XX века на то, что на время «можно влиять». Очень быстрое движение, например, замедляет бег времени. Можно провести мысленный эксперимент: отправить космический корабль летящий со скоростью света к далекой галактике. Когда он вернется на Землю, здесь будет еще вчера. А что если скорость будет выше, а расстояние – большим?

Путешествие во времени теоретически осмысляется сегодня как перемещение в вихревых субатомных потоках. Однако их эфемерность не позволяет пока всерьез говорить о возможности использования их для перемещения во времени. Ограничение для такого перемещения может возникнуть и со стороны квантовой гравитации (пока еще не разработана ее теория).

Можно ли послать информацию в будущее? Для этого нужна скорость, превосходящая скорость света. Такая скорость сейчас зафиксирована в квантовых каналах (1,7 от скорости света).

Воздействие на личное время возможно путем его учета: чем тщательнее мы учитываем затраты времени, тем больше его становится.

 

Время и причинность

Эксперимент с замедлением времени ставит вопрос о возможности влиять на будущее, оказавшись в прошлом: если я прерву свой род, то перестану ли я существовать? Математические расчеты показали, что при перелете в прошлое возможны только самосогласованные действия, т.е. то, что должно произойти, произойдет, повлиять на ход событий все равно не удаться. Направленность времени тесно связана с по­ниманием причинности: причина должна предшествовать следствию. Это свойство времени относится к классу нерешенных проблем в фи­зике и во всем естествознании и по этой причине в науке существует множество парадоксальных ситуа­ций.

Другими словами случайность не играет самостоятельной физической роли. Если бы мы могли создать машину времени и влиять на события в прошлом, это бы отрицало свободу воли. Эйнштейн был сторонником строгой причинности («Господь Бог не играет в кости») и, как говорят, научился этому у Достоевского^[33]. В «Преступлении и наказании» нет последовательного и прямолинейного движения времени, причина перетекает в следствие, наказание предшествует преступлению^[34]: «Да, это так, это все так. Он, впрочем, это и прежде знал, и совсем это не новый вопрос для него; и когда ночью решено было в воду кинуть, то решено было безо всякого колебания и возражения, а так, как будто иначе и быть невозможно… Вдруг он вздрогнул: одна, тоже вчерашняя, мысль пронеслась в его голове. Но он вздрогнул не от того, что пронеслась эта мысль. Он ведь знал, что предчувствовал, что она непременно пронесется, и уже ждал ее; да и мысль эта была совсем не вчерашняя». 

Н.А. Козырев предположил, что течение, или ход времени, – физическая величина, служащая источником механического движения всех тел мира и в том числе скрытой причиной неубывающей светимости звезд. Свое предположение он пытался доказать даже и экспериментально, а свою механику в отличие от любой другой Козырев называет причинной. Виртуальные частицы «физического вакуума» по Козыреву становятся реальными при воздействии поля энергии времени^[35]. В.П. Казначеев также полагает, что  именно энергия времени опосредует воздействие геомагнитных и биополей на ноосферу.

 

Время: длительность, всеобщность

Общепринятая точка зрения связывает время с движением. По кон­цепции Ньютона длительность инициируется всемирным или всеобщим движением (обычно распространяемым на микро-, макро- и мегаобъекты), а по другой – она инициируется характером локального движения (Галилей, Эйнштейн). А.М. Бич в книге «Физическая сущность времени» высказывает гипотезу локально-когерентного времени: собственное время каждой материальной системы Вселенной различно, вне зависимости от факторов, порождающих относительность времени, и в этом смысл термина «локальное», и в то же время в пределах автономной гравитационно связанной системы время «когерентно», т.е. как бы единое – усредненное.

Следует уточнить, что под временем в механике понимается длительность. Точность точных наук абсолютна и дает основание утверждать, что в материально-энергетических процессах, изучаемых физикой, то есть в мире тяготения, электричества, магнетизма, внутриатомных сил не содержится свойства причинности времени. Содержится только причина длительности. Можно признать, что время не является признаком физической реальности, а является признаком какой-то более общей реальности, куда длительность входит только на правах части.

 

«Течение» времени. Необратимость времени

Необратимость времени является свойством, характеризующим последовательность смены событий в процессе существования (порядок «позже» – «раньше»). Если направление времени есть характеристика порядка существования событий, то необратимость времени есть характеристика однозначности этого порядка. Г. Маргенау проводит различие между необратимостью времени и его однонаправленностью, называя последней тот факт, что частица не может быть в двух различных местах одновременно (тогда как она может быть в различные моменты времени в одном и том же месте).

Бриджмен сомневается в объективности временного направленного порядка: «Если это утверждение подвергнуть операциональному анализу, то, я верю, будет обнаружено, что оно вовсе не является суждением о природе, но просто утверждением об операциях. Говорить о движении времени назад не имеет смысла, ибо по определению «вперёд» есть то направление, в котором время течёт»^[36]. Поскольку порядок «позже» – «раньше» связан с самим характером течения времени, при котором прошлые моменты всегда оказываются раньше последующих, то необратимость времени могла бы показаться собственным свойством времени, уже априорно содержащимся в самом представлении о временном течении. Однако подобное заключение является поспешным и несостоятельным. Необратимость времени может быть лишь выражением необратимости развития процессов во времени. Необратимость есть свойство течения времени, отражающее, как и все черты времени, определённые стороны движения материи.

В качестве критерия необратимости времени можно рассматривать причинно-следственные связи. Время органически связано с причинностью. Именно причинность как генетическое отношение, реализуемое в процессе воздействия одного явления на другие, занимающем определённый интервал времени, необходимо включает в себя однонаправленную временную ориентированность от причины к следствию, от предшествующего к последующему. В этом контексте, время выступает глобальным конвейером, который переводит нас с одного уровня существования на другой. Теория относительности показала, что для пар событий которые находятся в причинно-следственном отношении, порядок их следования друг за другом во времени остаётся неизменным во всех системах отсчёта. Вопрос о необратимости времени решают также через поиски иного коррелята необратимости в природе. Многие авторы, таким законом является закон возрастания энтропии. Согласно этому закону, величина, именуемая энтропией, может только возрастать, но не уменьшаться. Л. Больцман связал изменение энтропии и направление времени.

 

Время и пространство в ПО

∙ Правовое пространство-время, в отличие от идеального, не абсолютно. Оно ограничено территорией государства с его сухопутными, воздушными и водными границами, а также временем существования общества. Континентальное свойство правового пространства означает, что у каждого государства есть своя территория, пределы которой закреплены в государственных правовых документах. Правовое время означает изменение правовых норм со временем.

∙ Время и пространство относятся к объективным сторонам преступления.

∙ При нарушении закона субъект рискует стать заключенным в иное пространство-время. При этом ожидается, что отбывание срока в ограниченном пространстве будет имеет терапевтический эффект на сознание заключенного.

∙ Рыночные отношения в последнее время усиливают тенденции к учету и денежной компенсации следственного и судебного времени.

 

План семинарского занятия по теме № 4.

1.     Субстанциальный и реляционных подходы к времени и пространству.

2.     Пространство: общие и специфические свойства. Эволюция представлений о пространстве.      

3.     Теория относительности А. Эйнштейна.             

4.     Время: общие и специфические свойства. Развитие представлений о времени.

 

Задания

1.     Пустота и пространство – это одно и то же или нет?

2.     Как возможны параллельные миры?

3.     Обсудите в парах предложенные темы. Выделите наиболее сильные и слабые аргументы противника: 1) истинной является реляционная (субстанциальная) концепция времени и пространства; 2) время – это иллюзия (реальность); 3) попасть в прошлое и изменить настоящие невозможно (возможно).

4.     Проверьте правильность текста. Найдите ошибки: «Теорию относительности можно рассмотреть на примере двух стоящих напротив друг друга людей: для одного предмет будет находиться справа, а для другого – слева».

5.     Напишите сочинение на тему «Правовое время и пространство».

Тема 5. Термодинамика

Законы термодинамики

Термодинамика – наука о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел. Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений внесли Р. Клаузиус (1822-1888), Дж. Максвелл (1831-1879), Л. Больцман (1844-1906), У. Томпсон (1824-1907) и др. Все тепловые процессы связаны с превращением энергии^[37], описание которых составляет одну из основных задач термодинамики. Для описания состояния тела в термодинамике используют следующие функции: температура, давление, объём, энтропия, а также термодинамические потенциалы. Фактор времени не интересует термодинамику, т.к. с её точки зрения молекулы самого разреженного газа когда-нибудь да столкнутся.

1. Закон сохранения и превращения энергии (первое начало термодинамики), во-первых, утверждает существование качественных видов энергии (потенциальной^[38], кинетической^[39], механической, тепловой, электромагнитной и т.д.) и присущую им способность при определенных условиях превращаться друг в друга; во-вторых, указывает, что в любых процессах, происходящих в замкнутых системах (т.е. системе, не обменивающейся ни веществом, ни энергией с окружающим миром), численное значение энергии остается постоянным во времени, т.е. невозможность ее исчезновения или возникновения.

Количественная формулировка первого начала термодинамики: количество теплоты (Q), сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии DU и на совершение телом работы А (Q =DU+А).

Потенциальная и кинетическая энергия переходят друг в друга при движении тел в поле силы тяжести, в колебательном движении тел, например, при колебании маятника. В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия превращается в тепловую и кинетическую энергию.

Закон сохранения механической энергии проявляется при движении тел в поле тяжести, падении тел в поле тяжести, при упругом соударении тел, в свободном колебательном движении тел (движение маятника), аннигиляции^[40].

Если закон сохранения энергии выполняется во всех химических процессах, во всех явлениях природы, то закон сохранения иногда выполняется точно, а иногда приблизительно. Например, в химии масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Однако в физике, электрон и позитрон, каждый из которых обладает массой, могут аннигилировать в фотоны, не имеющие массы покоя.

В термоядерных реакциях выполняются закон сохранения электрического заряда, закон сохранения энергии, закон сохранения лептонного заряда, закон сохранения адронного заряда. Закон сохранения энергии и закон сохранения импульса регламентируют превращение вещества в поле и наоборот.

Первый закон термодинамики отрицает возможность вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Вечный двигатель первого рода предполагает работу без извлечения энергии из окружающей среды. Нельзя построить периодически действующую машину, которая бы совершала работу больше подводимой к ней извне энергии.

2. Закон рассеяния энергии. Всякая система стремится перейти к состоянию термодинамического равновесия, в котором тела обладают одинаковыми температурами и давлением. Все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы. Это приводит нас ко второму началу термодинамики: тепло не может само собой переходить от холодных тел к более нагретым; или тепловая энергия равномерно распределяется между всеми телами, и всякие тепловые процессы в любой системе полностью прекращаются. Эго приводит к тепловой смерти системы. Данное утверждение справедливо для замкнутых систем. Этот закон характеризует рост энтропии во времени.

Из-за наличия сил трения часть энергии всегда уходит в тепло (или внутреннюю энергию) и перевести эту энергию обратно в более удобные для практического использования формы оказывается очень трудно. Поэтому вечный двигатель второго рода, работающий за счет энергии находящихся в тепловом равновесии тел маловероятен, т.к. необратимые макроскопические процессы очень сложно повернуть вспять. Вечный двигатель второго рода – это своеобразный «холодильник, не потребляющий, а вырабатывающий электроэнергию». В настоящее время на практике пока доказана только возможность осуществления агрегатов, собирающих энергию из окружающей среды. Так, в космонавтике, широко используются тепловые насосы, использующие тепловую энергию окружающего пространства.

Существует еще вечный двигатель третьего рода – механизм, демонстрирующий вечное движение при отсутствии трения. Механизмы, приближающиеся к идеальным уже также созданы, например, это – сверхпроводящие агрегаты, сверхтекучие жидкости и т.д. Таким образом, только вечные двигатели 1-го рода не созданы и не используются в технике. Можно предположить, что заявленные «успешные» вечные двигатели 1-го рода на самом деле являются лишь скрытыми двигателями 2-го рода, источник получения, перекачки энергии которого – неизвестен. Хотя двигатели 2 и 3 рода успешно апробированы, сам термин «перпетуум мобиле» на практике до сих пор используется как «неосуществимый» или «бредовый», т.к., во-первых, ничего не берется ниоткуда, во вторых, все, что имеет начало – имеет конец, понятие «вечный» в данном контексте понимается весьма условно.

Мировые технические корпорации борются с энтропией путем повышения КПД. Если для двигателя считается 70 % очень хорошим КПД, итальянский экономист Вильфредо Паретто в 1897 году сформулировал правило эффективности человека, согласно которому 20% усилий приносят 80% результата.

Второе начало термодинамики указывает на существование двух различных форм энергии – теплоты (связанной с неупорядоченным движением) и работы (связанной с упорядоченным движением). Неупорядоченную форму энергии невозможно полностью перевести в упорядоченную форму энергии. Мерой неупорядоченности в термодинамике является энтропия. Энтропия (мера рассеяния энергии) – это функция состояния системы, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой системе. В замкнутой системе энтропия стремится к максимуму.

Направление тепловых процессов определяется законом возрастания энтропии: энтропия замкнутой системы может только возрастать; максимальное значение энтропии замкнутой системы достигается в равновесии: DS ≥ 0 (где S – энтропия). Приведенное утверждение считается количественной формулировкой второго закона термодинамики.

Второе начало термодинамики устанавливает наличие в природе фундаментальной асимметрии (однонаправленность всех самопроизвольных процессов).

Так в середине XIX в. закон сохранения и превращения энергии приобрел права всеоб­щего закона природы, объеди­няющего живую и неживую природу. Первое начало термоди­намики кратко формулируют так: «Энергия сохраняется», или: «Тепло, полученное систе­мой, идет на приращение ее внутренней энергии и на произ­водство внешней работы». То, что именно энергия сохраняет­ся, а не теплота, стало одним из основных научных достижений. Понятие энергии позволило рас­сматривать все явления природы и процессы с единой точки зре­ния, объединить все явления. Впервые в науке абстрактное по­нятие заняло центральное место, оно пришло вместо ньютоновой силы, соответствующе чему-то ося­заемому, конкретному, хотя и облаченному Ньютоном в математи­ческие одежды. Понятие энергии прочно вошло в нашу жизнь. Ему нет единого определения, но чаще всего под энергией понимают способность тела совершать работу. В середи­не прошлого века лорд Кельвин признал, что силы могут исчезать и возникать, а энергия не уничтожается. Это понятие соответствовало и религиозным взглядам Кельвина, он считал, что Творец в самый момент творения мира наделил его за­пасом энергии, и этот божественный дар будет существовать вечно, тогда как эфемерные силы подвержены многим превратностям, и с их помощью в мире ткет­ся ткань явлений преходящих. Современная наука не отвергает взгляды Кельви­на, но не отрицает и существования атомов как носителей энергии. Первое начало требует сохранения энергии изолированной систе­мы, но не указывает направления, в котором процессы могут про­исходить в природе. Это направление указывается вторым началом, вторым постулатом термодинамики. Совместно с первым они позво­ляют установить множество точных количественных соотношений между различными макроскопическими параметрами тел в состояни­ях термодинамического равновесия или около него. Кроме того, вто­рой постулат вводит определенность температурной шкалы, не свя­занную с рабочим веществом термометра и его устройством.

Из-за энтропии трагедия большой истории состоит не в том, что какие-то плохие, корыстные и глупые люди толкают человечество в нежелательном направлении, а в том, что оно двигается в этом направлении вопреки воле и желаниям хороших, бескорыстных и умных людей.

 

3. Третье начало термодинамики касается свойств веществ при низких температурах и утверждает невозможность охлаждения вещества до -273° С (температура абсолютного нуля).

Абсолютно низкую температуру, предсказал еще М. Ломоносов, первый исследователь низких температур. Северный ученый впервые сумел заморозить ртуть и искусственно получить очень низкую температуру (-65° С).

Закон в формулировке Планка гласит, что энтропия идеального кристалла при абсолютном нуле равна нулю. На самом деле невозможно непосредственно измерить абсолютную величину энтропии. В настоящее время с использованием лазерного охлаждения атомов добиваются охлаждения ~10 ^-7¸ 10^-9 К.

Термодинамика, основанная на трех началах и не требующая детального знания о строении вещества, дает представления об основных закономерностях бытия большого числа природных систем:  к свойствам газов, жидкостей и твердых тел, к химическим реакциям, к магнитным и электрическим явлениям. Они приложимы к грандиозным космическим процессам и даже явлениям социальной жизни. Ее выводы неоспоримы и незыблемы.

Грядущий кризис энергоносителей заставляет уже сейчас искать новые способы получения и направления энергии. Коренным вопросом будущего является переход от энергии потребления к энергии дарения. Энергия потребления подчиняется законам термодинамики: ничто ниоткуда не берется, за все нужно платить. Поэтому отношения должны быть основаны на расчете. Так мы приходим к точке «замерзания» человеческих отношений. Энергетика будущего должна быть основана на заботе и любви. Ее парадоксальная характеристика такова, что чем больше мы отдаем, тем больше получаем.

Самоорганизация

Научному мировоззрению в XIX в. была присуща идея развития, которая в физике формировалась под влиянием статистической механики и равновесной термодинамики. Эти две классические физические теории описывают поведение замкнутых систем, т.е. таких систем, которые не обмениваются ни веществом, ни энергией с другими системами (средой).

В XX в. наука исходит из того, что все системы любого порядка являются открытыми. Такая система способна обмениваться с окружающей средой веществом, энергией, информацией и находиться, как правило, в состоянии далеком от термодинамического равновесия. В понятии самоорганизации отражается идея спонтанного перехода открытой неравновесной системы от простых и неупорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. События глобального масштаба складываются не из гигантских проявлений како-то силы, но из реальных житейских ничтожностей, которые страшны множественностью и непрерывностью действия.

Равновесная система	Неравновесная система
Система закрыта, нет притока энергии, информации, вещества извне	Система открыта, имеет приток энергии, информации, вещества
Система меняет свою структуру только при наличии сильных возмущений, она находится в равновесии	Находится вдали от точки термодинамического равновесия, её присущи обоcтрения, быcтрые, лавинообразные переходы
Мало взаимодействующих элементов	Много взаимодействующих элементов
Нечувствительна к флуктуациям	Наличие флуктуации и бифуркации[41]
Одно дискретное устойчивое состояние системы, отсутствие аттракторов[42]	Множество дискретных устойчивых состояний системы, наличие аттракт.
Элементы системы пребывают в хаотическом движении; энтропия растет	Приток энергии создает в системе упорядоченность; энтропия уменьша­ется
Отрицательная обратная связь	Положительная обратная связь
Поведение системы характеризуется линейными зависимостями	Неопределенность поведения системы, нелинейная зависимость

Синергетика

Синергетика – это наука о самоорганизации сложных систем, о превращении хаоса в порядок. Развитие синергетики идет по нескольким направлениям: синергетика (Г. Хакен), неравновесная термодинамика (И.Р. Пригожин) и др.

Синергетика как составляющая научной картины мира сформулировала основную тенденцию развития в Природе: создание более сложных систем из более простых; определила основные принципы эволюции материальных систем. Синергетика подтвердила положение теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии; объясняет образование макросистем (вещества). Синергетика отражает процесс творчества Природы: создание новых структур в природных системах; образование новых систем и т.п. Идеи синергетики носят междисциплинарный характер. Они являются основой совершающегося в естествознании глобального эволюционного синтеза.

Основные идеи синергетики:

– Процессы эволюции и деградации, разрушения и созидания равноправны. Хаос не только разрушителен, но и созидателен. Развитие осуществляется через неустойчивость (хаотичность).

– Процессы созидания (упорядоченности) имеют единый алгоритм, независимо от природы, специфики и характера систем, в которых они осуществляются.

– Эволюция большинства сложных систем носит нелинейный характер, т.е. для такого типа систем всегда существует несколько возможных вариантов развития. Возникновение структур нарастающей сложности не случайность, а закономерность. Случайность встроена в механизм эволюции.

Неравновесная термодинамика И. Пригожина:

– Термодинамика XX в. изучает открытые системы в состояниях, далеких от равновесия. Основной задачей является доказательство того факта, что неравновесие может быть причиной порядка. Классическая (равновесная) термодинамика XIX в. изучала механическое действие теплоты, причем предметом ее исследований были процессы преобразования энергии, протекающие в замкнутых системах, стремящихся к состоянию равновесия. В подобных системах для самоорганизации нет места.

– Система в неравновесной термодинамике должна быть открытой и иметь приток вещества и энергии извне, а также создавать и поддерживать упорядоченность из хаоса. Такие системы названы диссипативными.

– Диссипативные структуры обладают способностью к запасанию незначительных энергетических импульсов, что потом приводит к резкому, вихреобразному изменению (напр. вихри Бенара в гидродинамике)

– Диссипативные структуры существуют потому, что система диссипирует (рассеивает) энергию. Из энергии возникает порядок с увеличением общей энтропии.

– Условия формирования новых структур: открытость системы; ее нахождение вдали от точки равновесия; наличие флуктуации.

– Неустойчивость и неравновесность определяют развитие систем, т.е. последние непрестанно флуктуируют. В особой точке бифуркации (критическое состояние) флуктуация достигает такой силы, что организация системы разрушается. Разрешением кризисной ситуации является быстрый переход диссипативной системы на новый и более высокий уровень упорядоченности, который получил название диссипативной структуры. Это и есть акт самоорганизации системы.

– Переход диссипативной системы из критического состояния в устойчивое неоднозначен. Поскольку флуктуации случайны, то и выбор конечного состояния системы является случайным. Процесс перехода одноразовый и необратимый.

– Самоорганизация проявляется в форме общей флуктуации, не имеющей ничего общего со статистическими законами физики. В процессе перехода все элементы системы ведут себя коррелированно, хотя до этого они находились в состоянии хаоса.

– Природа есть иерархия открытых систем. Развитие систем протекает по единому алгоритму. В основе последнего – самоорганизация, протекающая в критических точках системы.

Порядок и хаос

Порядок в мире, по мнению Анаксагора, есть результат того, что существуют гомеомерии, семена порядка. Хаос (греч. χάος) – это разрушение порядка, дезорганизация, путаница, неразбериха, нагромождение, смешенье всего. Синергетика привнесла идею прогрессивного порядка и новое понимание хаоса. Синергетический хаос – это творческая виртуальность, возможность порядка более высокого уровня.

Мы привыкли к стабильности и постоянству, не считаем, что мир вокруг нас может внезапно измениться без явных на то причин. Однако есть много примеров скачкообразного поведения системы: маленький камешек вызывает лавину, легкий удар по детонатору вызывает взрыв. Для определения поведения системы полезно умение понимать, далеко ли она находится от критической точки. Особенности поведения системы, по которым можно судить о приближении критической точки: 1) наличие нескольких различных устойчивых состояний; 2) существование неустойчивых состояний, из которых система выводится слабыми толчками; 3) возможность быстрого изменения системы при малых изменениях внешних условий; 4) необратимость системы; 5) скачок, катастрофа.

Синергетика приобретает все большое объясняющее значение в современной научной картине мира. Мир предстает огромной открытой системой, где человек взаимодействует лишь с ограниченной частью реальности. Реальность, поэтому, это всегда возможность чего-то иного, иногда очень неожиданного и парадоксального. Поведение мира как открытой системы характеризуется нелинейными зависимостями. Самые незначительные факты могут играть решающее значение в становлении другого мира.

На основании синергетических нелинейных зависимостей В.В. Чепенко была предложена альтернатива феномена внезапной смерти. До сих пор внезапная смерть объяснялась как критическое летальное состояние организма, наступившее спустя 6 часов наблюдения изменения патологии. Под этим подразумевают не только полную механическую остановку сердца, но и такой вид сердечной деятельности, который не обеспечивает минимально необходимого уровня кровообращения. Такое состояние может развиться при различных опасных для жизни нарушениях сердечного ритма: фибрилляции желудочков, полной поперечной (предсердно-желудочковой) блокаде, сопровождающейся приступами Морганьи Эдемса-Стокса, пароксизмальной желудочковой тахикардии и др. Наиболее частой кардиогенной причиной прекращения кровообращения признается инфаркт миокарда. Таким образом, внезапная смерть связывается с морфологией организма.

Вместе с тем известно, что огромное количество людей переживают инфаркт и даже не знают об этом. Они остаются жизнеспособны. В.В. Чепенко предложил другую зависимость: внезапная смерть наступает после того, как система начинает вести себя упорядоченно, о чем можно судить по это изменчивости R-R интервалов последовательных циклов сердечных сокращений. Нелинейный математический анализ изменчивости интервалов работы сердца дает возможность предсказывать внезапную смерть: если флуктуации сигналов ритма сердца принимают упорядоченный характер, это означает, что система закрывается и готовится к остановке жизнедеятельности. Хаотическая вариабельность сигналов свидетельствует о жизнеспособности организма. При этом морфологические признаки зачастую свидетельствуют об обратном. С другой стороны, чрезмерное количество хаоса также может свидетельствовать о кризисном состоянии организма.

С помощью синергетики очень своеобразно анализируется состояние современной культуры. Процессы глобализации привели к смещению границ, перемежению ценностей. Многие процессы в ходе цивилизационного развития свидетельствуют, что культура вступила в активную фазу бифуркации – глобального перехода (скачка?) от нынешнего состояния к чему-то принципиально иному, чего еще не наблюдалось в истории человечества (во всяком случае в истории европейско-средиземноморского ареала). «Используя язык синергетики, ПОСТ-культура – это та «нелинейная среда» культуры, возникшая в момент глобальной цивилизационной бифуркации, в которой «варится» бесчисленное множество виртуальных структур будущего становления, и которая с позиции любой уже ставшей структуры представляется неким уплотненным потенциальным хаосом, или полем бесконечных возможностей»^[43].

Через художественную литературу идеи синергетического скачка, преодоления своих обычных возможностей, завладели умами миллионов людей. В книгах бразильского писателя Пауло Коэльо «Вероника решает умереть», «Пятая гора», «Алхимик» отразилась идея опасности стабильности: как только ты самоуспокаиваешься, ты умираешь. Жизнь – это всегда ходьба на грани, самопреодоление. Осознание смерти дает нам силы жить дальше.

 

План семинарского занятия по теме № 5.

1.     Первое начало термодинамики.

2.     Закон энтропии.

3.     Виды вечных двигателей.

4.     Синергетика и теория неравновесных систем.

 

Задания

1. Определите, формулировки каких законов термодинамики содержатся в следующем тексте: «Жизнь – это азартная игра, в которой нельзя выиграть больше того, что у Вас было; а всё, что было, можно только потерять».

2. Приведите примеры физических, биологических, социальных систем, которые находятся в неравновесном состоянии.

3. Как повысить КПД учащихся в получении образования?

4. Как разрешить кризис энергоносителей?

Тема 6. Космология. Геофизика

Развитие представлений о строении Вселенной

Наблюдение за картиной неба было развито среди цивилизаций Египта, Древнего Шумера, Древней Индии, майа, ацтеков, инка и других древних очагов культуры. От этих цивилизаций до нас дошли в основном монументальные памятники архитектуры, которые имеют расположение в пространстве, сориентированное на определенные небесные визиры.

Наиболее древние литературные свидетельства наблюдения астрономической картины дошли до нас в форме памятников ведической культуры. В этих произведениях параллельно развиваются два подхода к описанию астрономической реальности. Одна точка зрения отображена в древних хрониках (пуранах), а другая точка зрения – в трактатах по астрономии (джйотиша-шастрах). В пуранах Вселенная описывается как многомерное образование и ее описание не соответствует нашему наблюдению. С другой стороны, в астрономических трактатах содержатся очень точные на то время измерения солнечной системы. Эти различия продиктованы разными системами отсчета. В целом же они не противоречивы. Это индивидуальные взаимосогласующиеся способы постижения Вселенной. Пураническая космология есть результат интуитивного постижения реальности, а эмпирическая модель мира была построена на наблюдении и математическом анализе. Мы только в XX веке приходим к пониманию многогранности реальности. Ранее западная наука  базировалась на представлении о том, что  природа  может  быть полностью  описана  единственной рациональной  моделью мира. Однако, традиционная культуры исходит из того, что человек не способен полностью описать мироздание, даже имея бесконечно долгое время. Поэтому подход  традиционной культуры к  описанию  природы  базируется  на стратегии представления  многих  взаимно  совместимых  аспектов одного, не доступного описанию человеком,  завершенного целого^[44].

 

Веды, пураны,	3 тыс. до н.э.	Модель 14 вертикальных миров «островов», расположенных в замкнутой  сферической Вселенной (брахманда).  Число вселенных бесконечно. Они появляются как пузырьки из пор кожи Творца Маха-Вишну и расширяются во время его выдоха, а во время вдоха, погружаются обратно. Взаимодействие между вселенными не происходит, т.к. они покрыты 8 оболочками.   Параллельно развиваются представления о шарообразной земле (бху голам).
Аристарх Самосский	III в. до н.э	Возникновение идеи гелиоцентрической системы мира.
Гиппарх	II в. до н.э.	Открытие прецессии земной оси
К. Птолемей	90-168 гг.	Рассчитал расстояние от Земли до Луны (29,5 диаметров Земли, современный ответ – 30,2). Исследовал преломление света и дал завершенную форму геоцентрической теории мироздания
Бируни	973-1048	Определение радиуса Земли и положения Солнца
От атомистов до Ньютона		С течением времени Вселенная не изменяется

Общая характеристика Вселенной

Космология – астрофизическая теория структуры и динамики изменения Метагалактики, заключающая в себе и определенное понимание свойств всей Вселенной. Космография – это описание Вселенной.

– Экваториальный диаметр Солнца = 1 392 000 км.

–       Солнечная система простирается на 50–100 тыс. а.е.^[45]

– Возраст всей Солнечной системы (ок. 4,6 млрд. лет) характеризуется содержанием радиоктивных элементов в метеоритах. В основе метода определения абсолютного возраста горных пород также лежит определение соотношения радиоктивных изотопов, входящих в состав минералов.

–       Диаметр нашей спиральной Галактики близок к 30 тыс. пс^[46].

– Космическое излучение является источником естественного радиационного фона Земли.

В дополнение к регистрируемой материи Вселенной, выдвигается гипотеза существования значительной доли темной материи (до 95 %), не испускающей излучения, определяемой по косвенно гравитационным эффектам.

Космическая шкала времени

Точка сингулярности – это момент нераздельного существования всего вещества во Вселенной. Только представьте, с точки зрения физики, мы все с Вами, всё вещество во Вселенной происходит из одной порции энергии. Большой адронный коллайдер, запущенный в 2008 г. в Европе, может заглянуть в эпоху, исчисляемую как одна миллионная после Большого взрыва. Однако преодолеть предел 10^-43 сек не удастся, похоже, никогда. За этой гранью перестаёт действовать общая теория относительности.

 

Космическое время	Эпоха	То (К)	Характерные процессы и явления	Время (назад)
0	Сингулярность		«Кипение» физического вакуума	20 млрд л.
10 -43 сек	Планка	1032	Рождение элементарных частиц. Во Вселенной доминирует излучение
10-35 сек	Барионов	1028	Установление числа барионов, возникновение ассиметрии между материей и антиматерией
10-8 сек	Андронов	1014	Аннигиляция протон-антипротонных пар
10-3 сек	Лептонов	1012	Аннигиляция электронно-позитрониых пар
100 сек	Синтеза ядер	109	Становление первоначального химического состава Вселенной (Н-70%, Не-30%)
10000 лет	Вещества		Во Вселенной доминирует вещество
108 лет	Прозрачной Вселенной	3500	Отделение излучения от вещества	19,7
1 -2 млрд. лет			Начало образования галактик, разбегание галактик[47]	19-18
3			Галактики начинают образовывать скопления	17
4			Сжатие нашей Протогалактики	16
4,1			Образование звезд	15,9
15.2			Образование межзвездного облака, давшего начало Солнечной системе	4,8
15,4		2.7	Образование планет
16,1	КАТАРХЕЙ		Образование самых древних земных пород	3,9
17	АРХЕОЗОЙ		Прокариоты (бактерии и сине-зеленые)	3,5 - 2,6
18	ПРОТЕРОЗОЙ		Атмосфера обогащается кислородом	2,6
19	Рифей		Зарождение макроскопических форм жизни	1
19,4	Венд		Ранние окаменелости. Кишечнополостные	600 млн.л
19,420 19,425 19,49 19,575	ПАЛЕОЗОЙ Ранний кембрий Поздний кембрий Ордовик Ранний силур		Иглокожие, трилобиты, брахиоподы. Фораминисферы, моллюски. Беспозвоночные Челюстноротые, бесчелюстные	580 575 515 450 425
19,580	Поздний силур		Первые растения на суше	420
19,610	Ранний девон		Рыбы, папоротники, бескрылые насекомые	390
19,630 19,690 19,735 19,755 19,850 19,880 19,939 19,944 19,955	Поздний девон Поздний карбон Ранняя пермь МЕЗОЗОЙ Ранний триас Поздняя юра Ранний мел КАЙНОЗОЙ Палеоцен Эоцен Олигоцен Миоцен Плиоцен		Голосеменные. Крылатые Насекомые. Зверообразные Ящеры Динозавры Птицы. Покрытосеменные Приматы Злаки Грызуны       Проконсул, ориопитек Австралопитек	370 310 265 245 150 120 61 56 45 40 38 25 5
19,998	Плейстоцен Голоцен		Питекантроп Неандертальцы Кроманьонцы	2 0,01 0,004

 

Что было до сингулярности? В физике развиваются представления о виртуальном квантовом вакууме, который флуктуирует в бесконечном множестве состояний (10⁵⁰⁰). Вселенная рождается из точки бифуркации неравновесного состояния вакуума. После этого вещество рабегается и мы получаем модель «пульсирующей» Вселенной. В связи с обнаружением большого количества гравитационных эффектов во Вселенной, астрофизиками была выдвинута гипотеза существования невидимой «тёмной» материи.

Гипотезы происхождения солнечной системы

Название	Гипотеза	«Минусы» гипотезы
Небулярная гипотеза (Кант, Лаплас, О.Ю. Шмидт и др.)	Все небесные тела Солнечной системы произошли из одного протопланетного облака, которое оказалось захваченным Солнцем. Кант, Лаплас полагали, что Солнце и планеты происходят из одного газово-пылевого облака. Шмидт вводит две туманности: из одной возникает Солнце, а вторая притягивается Солнцем и образует планеты.	1. Неравномерное распределение момента количества движения: несмотря на то, что масса всех планет в 750 раз меньше массы Солнца, на долю Солнца приходится около 2% момента количества движения, а на долю планет – около 98%. 2. Количество движения каждой планеты на ее единицу массы. После встречи с Солнцем части облака должны были бы иметь одинаковый удельный момент количества движения. 3. Диффузная материя не может служить материалом, пригодным для прямого получения из него небесных объектов Солнечной системы, т.к. составляет менее 1 % видимого вещества во Вселенной. 4. Неоднородное распределение вещества протопланетного облака[48]. 5. Обратное вращение третей части всех спутников солнечной системы. 6. Различные наклоны плоскости экватора у планет к плоскости своей орбиты.
Гипотеза налипания	Массы небесных тел происходит посредством присоединения диффузной материи из космоса, а также падений более мелких тел на поверхность более крупных.	См. недостатки 3, 4, 5 предыдущей гипотезы
Гипотеза захвата	Вещество притягивается Солнцем извне. Тела тормозятся и меняют гиперболическую орбиту на эллиптическую	1. Такой тормозящий эффект не может быть создан Солнцем, учитывая скорость движения планеты-гиганта по гиперболической орбите. 2. Столкновение также не может гарантировать ровного распределения тел по орбитам, ибо обычно столкновение на скорости несколько десятков километров в секунду приводит к образованию потока астероидов. 3. До сих пор мы не знаем о существовании свободных гигантских тел, вращающихся по гиперболическим орбитам. 4. Одни планеты вращаются вокруг своей оси в прямом направлении, а другие (Венера, Уран) – в обратном.
Гипотеза самопроявления  Д.Х. Джинс (1877-1946)	Планеты произошли из струи вещества, вырванного из Солнца притяжением пролетавшей мимо звезды.	1. Вещество, вырванное из Солнца стало бы обращаться вокруг него на расстоянии нескольких солнечных радиусов, тогда как радиусы планет орбит составляют сотни и тысячи радиусов Солнца. 2. Вырванное вещество, имея температуру в миллионы градусов, рассеялось бы в пространстве, если бы оно распределялось по гиперболической орбите. Если бы оно следовало эллиптической орбите, то попало бы обратно на солнце. 3. Неясно, как могут образоваться из гелия и водорода силикатные планеты с таким неоднородным составом.

Строение и развитие Земли

Средняя мощность земной коры составляет 35 км, верхней мантии – до 200 км, средней мантии – до 900 км, нижней мантии – до 2900 км, внешней части ядра – 2900- 5000 км, переходной зона между внутренним и внешним ядром – 5000 до 5100 км, внутреннего ядра – от 5100 до 6371 км. Внутренне ядро состоит их железа (80%) и никеля (20%). Температура мантии – 2000- 2500° С, внутреннего ядра – 4500- 6000"С.

В XIX в. сформировалось две концепции развития Земли. «Теория катастроф» Ж. Кювье утверждала, что развитие осуществляется посредством скачков, катастроф. Эволюционная теория Ч. Лайеля основывалась на развитии посредством небольших изменений, осуществляющихся в одном направлении. Суммируясь эти изменения приводят к значительным результатам.

 

Концепции движения материков

Первая гипотеза мобилизма была сформулирована немецким геофизиком А. Вегенером в 1912: В Карбоне (геологический период) существовал единый массив суши - Пангея. Пангея раскололась на Лавразию и Гондвану. 135 млн. лет назад Африка отделилась от Южной Америки, а 85 млн. лет назад Северная Америка - от Европы; 40 млн. лет назад Индийский материк столкнулся с Азией и появились Тибет и Гималаи. Основание этой модели заключается в сходстве очертаний материков, как частей расколовшегося когда-то единого праматерика Пангеи;  эмпирическом обнаружении в конце 50-х годов расширения дна океана; сходстве геологического строения, верхнепалеозойской флоры и фауны приатлантических континентов (особенно Африки и Южной Америки).

Вторая гипотеза мобилизма называется «новая глобальная тектоника»: литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются по астеносфере (слой пониженной вязкости в верхней мантии Земли; вероятно, в ней происходит перетекание вещества, которое вызывает вертикальное и горизонтальное движение участков блоков литосферы) в горизонтальном направлении. Близ срединно-океанических хребтов литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны. В глубоководных желобах одна плита подвигается под другую и поглощается мантией. Там, где одна плита сталкивается с другой плитой, образуются складчатые участки блоков литосферы. Изучение литосферы сегодня не обходиться без учета взаимодействия общества и геологической компоненты. Новая глобальная тектоника может быть ответственной за океанизацию прибрежных материковых зон и составляет альтернативу Киотской угледорной концепции потепления климата Земли.

 

Экологические функции литосферы

Ресурсная функция верхних горизонтов литосферы заключается в ее потенциальной способности обеспечения потребностей биоты (экосистем) абиотическими ресурсами, в том числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования и развития человеческой цивилизации. Ресурсные потребности человека давно вступили в противоречие с потребностями биоты в целом. Около 70% добываемых полезных ископаемых в мире составляют энергоресурсы, нехватка которых все растет. На фоне нехватки собственных природных ресурсов энергопотребители стремятся захватить мировые рынки сбыта полезных ископаемых, прежде всего нефти, угля, металлических и полиметаллических руд и т.д., объявляя их зоной национальных экономических интересов. Малейшие «сбои» в этих зонах приводят к тяжелейшим, прежде всего энергетическим и экономическим, кризисам в этих странах. В конечном итоге такой путь развития губителен для людей: все большее число стран, переходя в стадию экономически высокоразвитых государств, с одной стороны, будет вынуждено вступать в конфликты из-за ресурсов, а с другой - все более интенсивно эксплуатировать ресурсы слаборазвитых стран.

Геодинамическая функция литосферы в экологическом аспекте проявляется в ходе различных геологических процессов (экзогенных - оползней, обвалов, селей, береговой абразии, подтопления и т.д. и эндогенных – землетрясений, вулканических извержений и т.д.), так или иначе влияющих на различные экосистемы, в том числе и человеческое общество. Эти процессы, как указывалось выше, делятся на природные геологические и процессы, вызванные человеком. Техногенное воздействие человека на литосферу приводят к не только к локальным бедствиям (эрозия почвы, обвалы, наводнения), но и способы инициировать масштабные катаклизмы (землетрясения, цунами, смещение орбиты Земли).

Геохимическая функция литосферы заключается в ее активном участии в процессах круговорота веществ в природе. Выделяют механическую, физико-химическую, биогенную и техногенную миграцию миграцию веществ.

Географическая функция литосферы – это способность поверхности Земли долгое время сохранять сухопутные и водные границы. Движение материков составляет сейчас несколько сантиметров в год, но оно ускоряется при активном техногенном воздействии на литосферу.

Итак, экологические функции литосферы –  функции, определяющие роль и  значение литосферы в  жизнеобеспечении биоты, и  главным образом человеческого  сообщества. Во всем мире затраты на восстановление естественного равновесия в литосфере пока очень малы. Однако плата человека за вмешательство в природную среду год от года увеличивается. В США ассигнования на природоохранные мероприятия в 1990 финансовом году составили 12,7 млрд. долларов. В России на эти цели выделяется ассигнований почти в 10 раз меньше.

 

План семинарского занятия по теме № 6.

1.     Развитие представлений о строении Вселенной.

2.     Солнечная система.

3.     Строение и эволюция Земли.

4.     Экологическое значение литосферы.

 

Задания

1. Поставьте сценку о слоне, которого постигали слепые мудрецы. Чему нас учит в понимании Вселенной притча?

2. Смоделируйте будущее Вселенной.

3. Чем отличается астрология от астрономии? Является ли астрология наукой?

4. К каким политическим последствиям может привести движение материков?

5. Россия тратит ежегодно миллионы рублей на космическую программу, в то время как сотни тысяч её граждан лишены собственного жилья; не хватает больниц, детских садов, сельских дорог. Оправданы ли такие расходы? Ответ обоснуйте.

6. Какие законы определяют статус искуственных и естественных космических объектов? Имеет ли юридическую силу продажа звёзд, участков на Луне и планетах?

Тема 7. Живые системы

Фундаментальная наука занимается исследованием эмпирического мира, который для нас существует, прежде всего, как вещество. Однако наряду с физической субстанцией мир наполнен живыми организмами. Что это за особый феномен, жизнь? Является ли жизнь физическим веществом, химическим элементом? Откуда она происходит? Изучением живых систем занимается биология (греч. bios «жизнь» + logos «понятие, учение»), которая традиционно была описательной наукой, пока технология не открыла воз­можности для изменения живой природы.

 

Многообразие живых систем является их уникальным и интереснейшим свойством. Из нескольких десятков элементарных частниц мы получаем бесконечное разнообразие генотипов и миллионы видов жизни, каждая особь в которой – индивидуальность. Невольно возникает вопрос – почему существует такое многообразие, какая цель стоит за этим?

Человек давно стремится классифицировать живые организмы. Древнеиндийское сказание Падма пурана перечисляет 900 000 видов жизни, обитающих в воде; 2 000 000 неподвижных видов живых существ (растения); 1 100 000 видов насекомых и рептилий; 1 000 000 видов птиц; 3 000 000 видов четвероногих и 400 000 видов homo sapiens. В индо-буддийской традиции многообразие видов рассматривается как следствие множества уровней сознания. Духовный индивид перевоплощается во множестве тел, пока не получит тело человека, которому дается возможность благодаря разуму вернуться к своей духовной идентичности. Разнообразие видов, таким образом, понимается как закономерная иерархия уровней сознания.

Западная наука находилась долгое время под влиянием Аристотеля, который исключал возможность того, что растения и животные есть сознающие существа. В биологии принято считать, что все многообразие жизни есть случайный результат каталитических химических реакций.

Исследователи продолжают подсчитывать число видов^[49], насе­ляющих нашу планету. В настоящее время описано более 1 млн. видов животных, около 0,5 млн. растений, сотни тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий^[50]. Число не описанных видов около 1 млн.

Среди животных 3/4 приходится на долю членистоногих, и энтомологи счи­тают, что почти столько же видов до сих пор не открыто. Позвоноч­ные составляют менее 4 %, из них половина приходится на виды рыб, а млекопитающих – еще на порядок меньше. Из 3 500 видов млеко­питающих 2 500 относятся к грызунам.

В растительном мире около 150 тыс. видов покрытосеменных (цвет­ковых) растений, развившихся из голосеменных (семенных папорот­ников или близких к ним растений). Покрытосеменные – деревья, кустарники, травы – образуют растительный покров Земли. Водо­росли (14 тыс.) идут после грибов (70 тыс.) и мхов (15 тыс.).

 

	Суша	Вода
Количество видов	93 %	7 %
Соотн. животных и раст.	преобладают растения	животные
Земная поверхность	29,2%	70,8 %
Суммарная биомасса	99,87%	0,13%

 

Отсюда следует закон видовой дифференциации: чем выше уровень видовой дифференциации, тем меньше соответ­ствующая ему биомасса, и наоборот.

Иерархию видов жизни иногда используют для демонстрации «пищевой пирамиды». Согласно этой модели, чем выше вид жизни, тем меньше он потребляет массы пищи для обеспечения организма необходимыми веществами и, прежде всего, белком. Так, внизу этой пирамиды находятся травоядные, а над ними – хищники. Однако эта модель непоследовательна, т.к. некоторые высшие млекопитающие (приматы, слоны) вегетарианцы. Человека обычно называют всеядным, однако по своему строению он не является плотоядным: у него есть перетирающие пищу зубы и не развиты клыки, а длина кишечника составляет 12 м, что в 4 раза больше, чем у хищников.

Человек не вписывается в пищевую пирамиду ещё и потому, что он активно преобразует живую природу. Существуют три базовые модели питания человеческих сообществ, которым соответствуют разные рационы и разная степень антропного давления на природу.

Тип общества	Родоплеменное	Аграрное	Индустриальное
Экономика	Охота, собирательство	Экстенсивное растениеводство, животноводство	Интенсивное животноводство, растениеводство
Рацион	Преимущественно мясная диета	Преобладает растительная пища	В значительной степени мясные изделия и полуфабрикаты
Экологические катастрофы	Истребление животных	Минимальное давление на природу	Загрязнение воды, почвы, парниковый эффект

Т. Мальтус ещё в XVIII в. предупреждал о том, что производство продуктов питания не будет успевать за ростом населения. Интенсивное земледелие и животноводство, генетическая селекция позволили отодвинуть мрачные прогнозы на какое-то время, однако сейчас тема продовольственной безопасности звучит всё настойчивее на международных и правительственных совещаниях. Проблема не только в том, что клубника и овощи, выращенные на гидропонике, не имеют запаха и вкуса (т.к. они содержат очень мало витаминов и минералов); изменения в достатке масс населения привели к изменению структуры потребления.

Богатство в аграрном обществе накапливается крайне медленно. Масса населения является бедной и постоянную мясную диету позволить себе могут лишь 5 % феодалов. Изменение производственных отношений приводит к урбанизации, экспертократии, увеличению среднего класса. Растущие доходы массы людей приводят к смене пищевых предпочтений. Первое, что меняет человек при увеличении доходов – это потребление продуктов питания. Если каких-то сто-двести лет назад основу рациона составляли злаки, то сейчас стол без мясопродуктов считается скудным. Увеличение спроса на мясо порождает небывалые ноу-хау в сфере животноводства и пищевой промышленности (вырубка экваториальных лесов для скотоводства, готовые бройлеры за 40 дней, безотходная утилизация животных вплоть до костей, химизация и соеизация мясопродуктов).

В экономике спрос считается эластичным фактором: при удовлетворении потребности, он падает. Однако спрос на еду – самый негибкий, он не только не падает, но постоянно растёт, вместе с количеством страдающих избытком веса. При этом фармацевтика помогает переваривать избыток калорий. При 800 миллионах голодающих на Земле, переедающих, чья масса тела превышает 120–150 кг – в два раза больше. Мальтус был неправ: человечество погибнет не от недоедания, а от переедания. Ведь для производства 1 кг мяса нужно скормить до от 5 до 10 кг зерна. Грубо говоря, если 1 человек ест бифштекс, 10 остаются голодными. Однако раньше этот один человек жил либо в Северной Америке или Европе, а 10 голодных – в Африке и Азии. Китай и Индия дают высокие показатели экономического роста, а это означает, что растущий средний класс этих стран не будет сидеть на рисе. Выход только один ­­– добровольное самоограничение. Как правило, люди с избыточным весом ведут малоподвижный образ жизни. Офисный планктон не нуждается в мясной диете. Именно поэтому диетологи советуют сегодня: «Ешьте меньше. Питайтесь растениями». Вегетарианская диета – норма постиндуистриального общества.

Проблема природы жизни

В биологии проблема жизни решается путем редукции – дробления сложных явлений в живой природе на простые, в основе которых лежат определенные физические и химические законы. С такой упрощенной точки зрения, жизнь – это высшая из природных форм движения материи, вещественную основу которой составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

Представители такого метода основываются на кле­точном строении организмов (подобно физикам и химикам, расще­пившим материю на атомы и молекулы) и считают, что жизнь – это самообновление химических частей белковых тел, и она есть результат эволюции неживой материи. Существуют два подхода к доказательству электрохимической природы жизни.

 

Субстратный подход

Отличительная черта этого подхода состоит в исследовании вещественной основы биологических систем, т.е. определенного состава элементов – органогенов и определенной структуры входящих в живой организм химических соединений. Результатом субстратного подхода к проблеме биогенеза является накопленная информация об отборе химических элементов и структур.

Причина возникновения разнообразных живых систем здесь объясняется процессом самоорганизации химических элементов и их переходом в системы предбиологические:

• Картина химического мира свидетельствует об отборе элементов. В настоящее время насчитывается около 8 млн. химических соединений. Из них 96% – органические, состоящие из тех же 6-18 элементов. Из остальных 90 химических элементов Природа создала всего около 300 тыс. неорганических соединений.

• Геохимические условия не играют существенной роли в отборе химических элементов при формировании органических и биологических систем. Определяющими факторами в отборе химических элементов в данном случае выступают условия соответствия этих элементов определенным требованиям: а) способность образовывать прочные и энергоемкие химические связи; б) эти связи должны быть лабильны, т.е. легко подвергающиеся гомолизу, гетеролизу или циклическому перераспределению. Углерод обладает высокой валентностью и способен образовывать самые разные макромолекулы. Вот почему углерод отобран из многих других элементов как органоген № 1.

• Примерно из ста химических элементов, основу живых систем составляют только шесть элементов, получивших название органогенов: углерод (С), водород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (P), сера (S), общая весовая доля которых в организме составляет более 97%. Био­логическое значение этих элементов связано с их валентностью (1, 2, 3, 4) и способностью образовывать прочные ковалентные связи, которые оказываются прочнее, чем связи, образуемые другими эле­ментами той же валентности.

За ними следуют 11 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: натрий (Na), калий (К), кальций (Са), магний (Mg), железо (Fe), кремний (Si), алюминий (А1), хлор (CI), медь (Сu), цинк (Zn), кобальт (Со). Их весовая доля в организме – 1,6%. Есть еще 20 элементов, участвующих в построении и функционировании отдельных узкоспецифических биосистем (такие как бор (В), ванадий (V), молибден (Мо), иод (I), марганец (Мn)) доля которых составляет около 1 %. Участие всех остальных элементов в построении биосистем практически не зафиксировано.

Субстратный подход так и не решает проблему жизни. Волос, в котором отсутствуют хоть какие-нибудь признаки жизни, содержит такие атомы как углерод, азот, кислород и т.д. Это те же атомы, из которых состоит ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), молекула – «носитель жизни». В обоих случаях молекулярная организация одна и та же. Но что делает волос лишенным жизни, а другие клетки организма живыми? Нам приходится признавать, что жизнь – это химия плюс еще что-то. Когда мы говорим о создании живой клетки, то, на самом деле, речь идет о попытке создать определенные физико-химические условия, в которых уже существующая молекулярная система может вести себя как живая система. Поскольку очень сложно признать жизнь просто согласованной химической реакцией, остается признать, что она носит нехимический и немеханистический характер.

Особенную сложность этот подход испытывает в объяснении того, каким образом живые системы имеют то, что совсем не свойственно их составным частям (азотистым и углеродистым соединениям). Обычно части до какой-то степени подобны целому. Так, в физике, макропроцессы имеют микроскопические аналогии (гравитация, электродинамическое взаимодействие). Здесь же мы имеем случай, когда элементы системы не имеют фундаментальной характеристики всей системы. Это доказывает, что жизнь – это не химический и не механический феномен. Если мы лишь скопление не обладающих сознанием молекул, то каким образом эти молекулы могут испытывать радость от встречи с любимыми людьми и горе от расставания с ними?

Так же, как при изучении физики, мы доходим до предела в изучении материи, также при изучении человека мы доходим до химического предела. Поэтому для ответа на вопрос о природе жизни стали исследовать условия протекания химических процессов.

 

Функциональный подход

Отличительная черта данного подхода состоит в исследовании процессов самоорганизации мате­риальных систем, выявлении законов, которым подчиняются такие процессы. Каким образом Природа из минимума химических элементов и соединений создала сложнейший высокоорганизованный комплекс биосистем?

• В настоящее время ясно, что в ходе эволюции отбирались те структуры, которые способствовали резкому повышению активности и селективности действия каталитических групп. Есть уже и некоторые выводы, полученные различными путями в самых различных областях науки (космохимии, геологии, геохимии, биохимии, термодинамике, химической кинетике):

a) На ранних стадиях химической эволюции мира катализ отсутствовал. Условия высоких температур (более 5000° К), электрических разрядов и радиации препятствовали образованию конденсированного состояния.

b) Первые проявления катализа начинаются при смягчении условий (при температуре ниже 5000° К) и образовании первичных твердых тел.

c) Роль катализатора возрастала по мере того, как физические условия приближались к земным. Но общее значение катализа вплоть до образования более или менее сложных органических молекул оставалось несущественной.

d) Появление таких относительно несложных систем, как СНзОН, СНг=СН2, Н;СО, НСООН, а тем более, аминокислот и первичных сахаров было некаталитической подготовкой старта для большого катализа.

e) Роль катализа в развитии химических систем после достижения стартового состояния, т.е. известного количественного минимума органических и неорганических соединений, начала возрастать довольно быстро. Отбор активных соединений происходил в природе из тех продуктов, которые получались относительно большим числом химических способов и обладали широким каталитическим спектром.

Функциональный подход также имеет встроенные погрешности:

– если процесс зарождения жизни сродни любой химической реакции и его особенность лишь в каталитических группах, сопровождающих скачок от химическим систем к сложным, самоорганизующимся химическим системам, то тогда жизнь должна была зародиться в нескольких местах; эффект зарождения жизни сродни кипению – есть достаточная температура, будет кипение;

– допустим, процесс зарождения жизни имеет уникальный и стохатичный характер, тогда согласно математическим расчетам вероятность случайного образования хотя бы одной молекулы ДНК составляет ничтожно малую величину – 10^-800;

– в любом из двух случаев химической самоорганизации жизни, по законам развития неравновесных систем, видовое самоусложнение должно происходить хаотично;

– в случае хаотичной видовой самоорганизации, мы должны иметь на разных континентах разные эволюционные ветки, например: русалки, единороги, кентавры, драконы и т.п.;

– неясно также, почему должно происходить самоусложнение систем, т.к. по принципу выживания сильнейшего, самые простые системы – наиболее приспособленные.

Альтернативой упрощения жизни до электрохимической реакции является витализм. Это учение рассматривает жизнь как субстанцию, параллельную материи. Субстанция жизни обладает сознанием, индивидуальностью и поэтому является причиной многообразия в скудном мире химических элементов. Многообразие живых систем представляет из себя иерархию сознающих систем.

Сознание – это способность к различению. Эволюционируя от простых форм жизни – к сложным, индивидуальное сознание получает все больше и больше возможностей к различению (апперцепция), пока затем на уровне человека не получает возможность к саморазличению (абстрактное мышление). Чем выше по эволюционной лестнице, тем больше живой организм обнаруживает себя как индивид.

Виды жизни обычно адекватно различают те виды, которые ниже, но не могут адекватно различать те, что выше. Для каждого вида характерна замкнутость на собственном виде и на более низком (амеба, рыба, птица, млекопитающее, человек и т.д.) Поэтому не следует думать, что человек – вершина эволюции сознания. Человек – это, скорее, точка бифуркации сознания, т.к. в зависимости от направленности его сознания, человек может стремиться вверх, к совершенствованию по эволюционной лестнице, а может опускаться вниз, развивая животные наклонности.

Основные свойства живых систем

С биологической точки зрения жизнь – это высшая из природных форм движения материи, она характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения. Вместе с тем, само наличие физического субстрата еще не свидетельствует о жизни. Выделим, прежде всего, основные наблюдаемые свойства, отлича­ющие живое от неживого.

1. Дискретность. Жизнь на Земле проявляется в дискретных формах, причем все формы и части образуют структурно-функциональное единство. Дискретность живых систем, в отличие от неживой природы существует не только на организменном уровне, но и на молекулярно-генетическом. Это означает, что каждый организм обладает индивидуальным генетическим кодом. Проблема индивидуальности живых систем не решается с точки зрения вещественного субстрата – нуклеиновых кислот. Сам субстрат не обладает индивидуальностью, она зафиксирована в генетическом коде. Это говорит о том, что жизнь есть параллельная материи субстанция, обладающая индивидуальностью и эта индивидуальность затем закрепляется в генетическом коде.

2. Размножение и рост. К процессам самовоспроизведения живого относятся деление клеток и матричный синтез ДНК. В отличие от объектов неживой природы, на­пример, кристаллов, которые растут, присоединяя новое вещество к наружной поверхности, живые организмы растут за счет питания из­нутри, причем живая протоплазма образуется при ассимиляции пи­тательных веществ. Выживание вида или его бессмертие обеспечива­ется сохранением признаков родителей у потомства, возникшего пу­тем бесполового или полового размножения. Передаваемая следую­щему поколению информация закодирована в ДНК и РНК. Разви­тие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим (филогенезом). При этом одинаково важны наследственность – (свойство организмов передавать свои особенности и признаки из поколения в поколение) и изменчивость – (способность приобретать новые признаки и свойства). Живым организмам присуща молекулярная диссимметрия (хиральность молекул свойственна для аминокислот, образующих белок, ДНК).

3. Раздражимость. Эта реакция живых существ на изменения внеш­ней и внутренней среды обеспечивает стабильность жизнедеятельно­сти. Например, расширение кровеносных сосудов кожи млекопитаю­щих при повышении температуры среды ведет к рассеиванию тепла в окружающее пространство и восстановлению оптимальной темпе­ратуры тела.

Базовыми органами реагирования являются зрение, слух, обоняние, осязание, вкус. Они отвечают за дифференциацию внешнего мира и ориентировку в нем. Способность реагировать на изменения внешней среды неодинакова у живых систем. Например, растения также могут испытывать боль, однако у них меньше возможностей передать эту информацию. Цветы, плоды и травы в состоянии стресса испускают повышенное количество этилена. В эксперименте физика Ральф Гэблера из Боннского университета датчик улавливал этот этилен и преобразовывал в шумовые сигналы: орхидея, которой отрезали лист, «кричала» пронзительным голосом; ей вторил зараженный грибком огурец.

Колоссальная чувствительность обоняния собаки используется в кинологической службе УИС в досмотровых, розыскных, патрульных, караульных мероприятиях, поиску боеприпасов, наркотиков^[51]. В криминалистике разработан комплекс мероприятий для проведения одорологической экспертизы, результаты которой используются в доказывании преступлений.

4. Дыхание. С его помощью высвобождается энергия высокоэнерге­тических соединений, которая запасается в молекулах АТФ, обнару­женных во всех живых клетках. Дыхание необходимо для процесса метаболизма (греч. metabole «перемена, превращение»), или обмена веществ и энергии. Живая клетка – это сложная высокоупорядоченная система. Опыт­ным путем установлено, что в клетке непрерывно совершаются син­тез крупных молекул из мелких и простых – анаболические (греч. anabole «подъем») реакции, на которые затрачивается энергия, и их распад – катаболические (греч. katabole «сбрасывание вниз») реакции. Совокупность этих реакций в клетке и есть процесс мета­болизма. Извне в клетку поступают органические вещества – источник хи­мической энергии и «строительных кирпичиков» клеточных элемен­тов. При расщеплении питательных веществ в клетке высвобождается энергия, которая, перераспределяясь внутри клетки, может превра­щаться из одного вида в другой. В зависимости от типа клетки энер­гия затрачивается на совершение различной работы – мышечного со­кращения, электрических разрядов, клеточного деления или биосин­теза и др.

5. Подвижность, или способность к движению. Она свойственна и животным, и растениям, хотя скорости их существенно различаются.

6. Гомеостаз (греч. homoios «подобный, одинаковый» + stasis «не­подвижность, состояние»). Живые организмы, обитающие в непре­рывно меняющихся внешних условиях, поддерживают постоянство своего химического состава и интенсивность течения всех физиоло­гических процессов с помощью авторегуляционных механизмов, при этом сохраняется необходимая ритмичность в периодических измене­ниях интенсивности.

7. Питание служит источником энергии и веществ, необходи­мых для жизнедеятельности. У грибов, животных (в том числе человека), некоторых рас­тений и большинства бактерий – гетеротрофное (греч. heteros «дру­гой» = в рус. «разный» + trophe «пища») питание: они расщепляют с помощью ферментов органические вещества и усваивают продук­ты расщепления. Выделение – это выведение из организма конечных продуктов обмена с окружающей средой. Общее свойство открытых систем – обмен энергией и веществом с внешней средой. Гетеротрофы получают энергию от автотрофов, растений, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Растения усваивают солнечную энергию и самостоятельно создают питательные вещества в процессе фото­синтеза. Превращение энергии живыми клетками на Земле начинается с одного источника – Солнца: солнечная энергия поглощается зеле­ными растениями и преобразуется в процессе фотосинтеза с помо­щью хлорофилла в химическую энергию, заключенную в сахарах (глюкозе или крахмале). Часть этой энергии растение использует для себя, часть служит пищей для животных, причем для травоядных животных – это источник энергии, а для плотоядных источником энергии являются ткани травоядных животных.             

Учитывая перечисленные признаки достаточно легко все сущее на Земле классифицировать как живое или неживое. Чем выше дифференциация – чем больше признаков жизни он обладает. Бактерии, одноклеточные организмы обладают делением, раздражимостью, ростом, питанием (за счет неорганического источника углерода). Диаметр клетки бактерий около 1 мкм, поэтому их часто называ­ют микробами. Они освоили самые разные среды обитания и широ­кий диапазон температур. Численность бактерий даже в очень неболь­шом объеме вещества очень высокая, например, в 1 г парного моло­ка их более 300 тыс. Бактерии, как и грибы, разрушают органи­ческое вещество и участвуют в круговороте веществ, играя особую роль в биосфере. Они важны для плодородия почв и в очистных со­оружениях, участвуют в процессе пищеварения, применяются в про­изводстве антибиотиков, используются с различными целями в био­технологии и генной инженерии. ДНК бактерий представлена оди­ночными кольцевыми молекулами длиной около 1 мм, каждая из мо­лекул состоит примерно из 5 млн пар нуклеотидов, или нескольких тысяч генов (в 500 раз меньше, чем у человека).

Вирусы^[52] обладают еще меньшими свойствами живых объектов. Он содержит генетический материал и подвержен мутациям (случайным генетическим изменениям). Вирусы не имеют клеточного строения, лишены процессов метаболизма, а размножаются только внутри определенных клеток-хозяев. Поэтому в настоящее время вирусы считают в биологии «полуживыми» организмами. Наиболее опасными сейчас являются вирусы иммунодефицита, передающиеся через кровь и половым путем. Против них не найдено эффективного средства. Африканская страна Уганда, которая долгое время лидировала по числу носителей ВИЧ на душу населения, разработала эффективную программу для противостояния смертельному вирусу. Программа заключается в пропаганде среди населения азбуки предохранения от СПИДа: Abstinence (воздержание), Be faithful (супружеская верность), Condoms (презервативы). Смысл в том, что для разных слоёв общества существуют разные способы предохранения от ВИЧ.

Помимо вирусов удалось открыть еще вироиды – инфекционные частицы, состоящие только из нуклеиновой кислоты (РНК) и не содержащие белка. (В состав вирусов входят как нуклеиновая кислота, так и белок.) До сих пор неизвестно, какие заболевания человека вызываются вироидами.

Другие простейшие организмы – это прионы. Они представляют собой инфекционные частицы, состоящие только из белка и не имеющие нуклеиновой кислоты. Полагают, что некоторые редко встречающиеся заболевания головного мозга человека вызываются прионовыми белками. Белки – природные высокомолекулярные органические соединения, построенные из остатков 20 аминокислот, которые соединены пептидными связями в длинные цепи. Прионы – это класс белков, содержащих патогенные частицы. Открытие это поставило под сомнение все основные законы биологии, поскольку за распространение инфекции оказалась ответственна структура, не содержащая генетического материала. Прионы служат передатчиками болезней, поражающих ЦНС. Наиболее распространенным случаем стала болезнь «коровьего бешенства» или губчатой энцефалопатией. Эта коварная болезнь относится к одной из самых тяжелых поражений нервной системы, когда постепенно разрушаются клетки головного мозга. Первые симптомы заболевания – тревожное состояние, депрессия. Затем – дикие головные боли, потеря памяти и координации движений, слепота, снижение веса, потеря способности говорить и одеревенение тела. Поставить прижизненный диагноз в клинике человеку, «подхватившему» смертельное заболевание от коровы, на сегодняшний день практически невозможно. Прионовые белки не погибают при варке, а серебренные иглы,  использованные для изучения заражённого мозга, должны пройти шесть циклов нагрева в стерилизаторе.

Число заболевших и умерших людей может значительно увеличиться из-за большого инкубационного периода болезни – около тридцати лет. Опасным оказалось не только мясо, возбудители болезни могут скрываться в жирах и желатине, которые используют для приготовления кондитерских изделий и сладостей, а также в кремах, приготовленных из животного сырья. Ни в молочные железы, ни в само молоко возбудители коровьего бешенства не проникают.

Предположительная причина появления опасного возбудителя заключается в нарушении природной пищевой цепи. Коровы и овцы – травоядные. Однако в целях эффективности мясо-молочной индустрии рацион животных составляют отходы переработанных костей, мозга их собратьев. Возросшие темпы потребления мяса привели к нарушению этических принципов ухода за животными. Коровы дают молоко только когда у них есть теленок. После девяти месяцев беременности, через день или два после рождения, теленка забирают, а корову искусственно оплодотворяют  снова через несколько месяцев, все  ещё  получая  молоко. Коровы  переносят примерно три или четыре беременности перед тем, как удои молока начинают снижаться. В итоге их забивают в возрасте шести или семи лет, хотя их естественная продолжительность жизни до 20 лет и более. Жилованное мясо и субпродукты идут в пельмени, а все отходы  с  боен,  непригодные  для  употребления  человеком,  варятся  для производства жира и протеина, их которого получают корма для животных. Таким образом травоядных  по  природе  животные превращаются в плотоядные, питающихся останками других животных.

Аналогичные случаи протекания заболевания были зарегистрированы среди каннибалов Папуа Новой Гвинеи. Как и в случае с коровьим бенешством, больные вначале проявляют нарушение координации, потерю памяти, сбивчивость речи, мышечные судороги. Затем, по мере того как прионы изъедают мозг, больной теряет способность читать или узнавать даже близких родственников. К концу заболевания учащаются конвульсии, недержание мочи и кала, больной слепнет, глохнет и немеет и умирает.

 

Признаки смерти

Смерть – это необратимое прекращение жизнедеятельности организма. У одноклеточных организмов (например, простейших) смерть особи проявляется в форме деления, приводящего к прекращению существования данной особи и возникновению вместо неё двух новых. После смерти индивидуум как обособленная биологическая система перестает существовать – происходит разложение белков и других биополимеров, являющихся основным материальным субстратом жизни.

У теплокровных животных и человека оно связано, прежде всего, с остановкой кровообращения и дыхания, приводящими к гибели клеток. Различают 2 основных этапа смерти теплокровных животных и человека. Во время клинической смерти (продолжается до 5 мин) функции ЦНС угасают, однако в тканях ещё сохраняются обменные процессы. Зрачки расширяются и перестают реагировать на свет через минуту после остановки кровообращения. Далее следует биологическая смерть – необратимое прекращение физиологических процессов в клетках и тканях.

Существуют нестандартные случаи, когда после клинической смерти человек возвращается к жизни. Известны книги доктора Р. Моуди «Жизнь после жизни», «Свет по ту сторону», «Воспоминания о смерти. Медицинские исследования» доктора Мишеля Сабома. В этих книгах собраны сотни интервью у людей, возвращенных к жизни после клинической смерти и все они свидетельствуют об одном и том же: удаление по тоннелю и наблюдение со стороны физического тела. Опросы проводились как среди верующих, так и среди неверующих людей. Перенесшие клиническую смерть говорят о том, что перед ними прокручивалась вся их жизнь. Позднее, очнувшись, с трудом подбирая слова, пациент пробует рассказать о пережитом, но наталкивается на неверие окружающих (эффект «Пещеры» Платона).

Особенности биологического уровня организации материи

В современной теоретической биологии выделяют пять основных уровней организации органической материи:

1. Молекулярно-генетический уровень. На этом уровне происходит репродукция в неизменном или измененном виде молекулярных структур, ответственных за жизненные процессы, в которых закодирована генетическая информация, – в первую очередь нуклеиновых кислот и белков. Этим обеспечивается передача наследственной информации от поколения к поколению, почему указанный уровень должен считаться элементарной основой эволюции.

На этом уровне происходит синтез биополимеров, высокомолекулярных природных соединений, являющихся структурной основой всех живых организмов и играющих определяющую роль в процессах жизнедеятельности. К биополимерам клетки относятся белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды.

Знания о процессах в клетке или организме существенно выросли после открытия нуклеиновых кислот, в частности дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК), соединений, содержа­щих фосфорную кислоту, например, аденозинтрифосфат (АТФ), гор­монов, ферментов, вирусов, биосинтеза белка и т. д.

Было показано, что живое вещество обладает способностью к са­морегуляции, поддерживающей жизнедеятельность и препятствующей неуправляемому распаду структур и веществ и рассеянию энергии, тогда как мертвое органическое вещество подвержено самопроизволь­ному распаду. В то же время организму присущи свойства, отличные от свойств составляющих его частей.

2. Клеточный уровень. На этом уровне происходит пространственное разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности благодаря разделению функций между специфическими структурами.

3. Онтогенетический (организменный) уровень. Организм – это целостная система, способная к самостоятельному существованию. На этом уровне осуществляется декодирование и реализация генетической информации, завершающиеся становлением дефинитивной организации; при этом возникают фенотипические признаки, служащие материалом для естественного отбора. На этом уровне создаются особенности как структурные, изучаемые макро- и микроморфологией, так и функциональные, изучение которых составляет предмет физиологии, биофизики и биохимии.

4. Следующий уровень организации жизни на Земле – популяционно-видовой, когда относящиеся к одному виду особи сходны по структуре, имеют одинаковый кариотип (греч. karyon «орех, ядро оре­ха''; здесь – ядро клетки) и единое происхождение, способны к скрещиванию и дают плодовитое потомство. На этом уровне изменения, возникающие на первых трех уровнях, приводят к настоящим эволюционным преобразованиям (микроэволюция) за счет выработки новой адаптивной нормы и связанного с ней процесса видообразования.

Растения и животные существуют в тесной зависимости от окру­жающей неживой природы и от других организмов, испытывают на себе их воздействие и приспосабливаются к ним. В процессе истори­ческого развития на Земле под влиянием кон­кретных природных факторов сложились различные группы организ­мов – сообщества, взаимодействующие со своей средой обитания. Крупнейшие наземные сообщества, тесно связанные с определенны­ми природными зонами и поясами, называются биомами.

5. Биогеоценотический (биосферный) уровень. На этом уровне протекают вещественно-энергетические круговороты, вызванные жизнедеятельностью организмов и образующие в сумме большой биосферный круговорот.

По­нятие «биогеоценоз» ввел в 1940 академик Владимир Николаевич Сукачев (1880–1967). Под ним понимается участок зем­ной поверхности с определенными природно-климатическими усло­виями (среда обитания, или геоценоз) и связанное с ним сообще­ство микроорганизмов, животных и растений (биоценоз), образую­щие неразделимый взаимообусловленный (с динамичными обратны­ми связями) комплекс.

Самый высокий уровень организации жизни на Земле – биосфе­ра (термин введен в 1875 г. австрийским геологом Эдуардом Зюссом). Эта область активной жизни охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Вернадский создал учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов, включая человека, является геохи­мическим фактором планетарного масштаба и значения. Он выделял в биосфере живое, косное (солнечная энергия, почва и т.д.) и био­косное (органическое) вещества. Выделяют пять основных функций биосферы: энергетическая, газовая, концентрационная, деструктивная, средообразующая.

Одним из факторов устойчивости биосферы и существования её как единой целостной системы является биотический обмен веществ. На жизнь влияют и абиотические факторы среды – компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы: свет, влажность, естественный радиационный фон и др.

Широким кругом вопросов, посвященных изучению взаимоотно­шений совместно живущих организмов и их зависимости от внешней среды, занимается особая отрасль биологии – экология. Этот термин предложил в 1866г. немецкий биолог-эволюционист Эрнст Геккель (1834–1919), сторонник и пропагандист учения Дарвина.

Экологическое сознание сегодня является системным, т.е. его формирование происходит под влиянием идей ненасилия в мировых религиях, биоцентризма (вместо антропоцентризма) в праве, этического потребления в экономике. Однако самым сильным катализатором экологического сознания становится глобальное потепление, которое может привести подъёму среднего уровня Мирового океана. Таяние ледников оставит без воды жителей в низинах, затопит крупные участки суши, приведёт к опреснению мирового океана и гибели многих видов животных. Повышение температуры на планете приведёт к обострению эпидемологической обстановки.

В настоящее время антропогенное давление на биосферу превышает способность планеты к восстановлению примерно на 30%. Одним из самых сильных факторов является изменение диеты населения Земли. Если раньше основу диеты составляли зерновые, то повышение уровня жизни привело к тому, что население потребляет больше мяса. В мире ежегодно забивается примерно 229 млн. коров, 409 млн. овец, 765 млн. свиней, 21 млрд. цыплят^[53]. Мясная индустрия вырабатывает от 14 % до 22 % из 36 миллиарда тон парниковых газов, таких как двуокись углерода, метан, которые удерживают энергию солнца и приводят к повышению температуры планеты^[54].

Экологические проблемы тесно связаны с энергетикой. Мы не можем даже примерно заглянуть дальше 2050 г., когда запасы углеводородов должны существенно уменьшится, поэтому технический прогресс должен идти рука об руку с развитием самодостаточных, постиндустриальных технологий. Благо в России пространство и разнообразие ресурсов позволяют это делать. Преждевременно предавать забвению вековые технологии выживания без привычных сегодня энергоносителей. В дологосрочной перспективе лес, возможно, является более важным стратегическим ресурсом, нежели, углеводороды. В России ежегодно вырубается порядка 120 млн. м² леса (из них 1 млн. незаконно), поэтому чрезвыйчайно важно планомерное наращивание объемов лесовосстановительных мероприятий.

План проведение семинарского занятия по теме № 7

1.     Связь видовой дифференциации и пищевой пирамиды в природе.

2.     Проблема природы жизни.

3.     Основные свойства живых систем.

4.     Особенности биологического уровня организации материи

 

Задания

1. Как связано понимание природы жизни и право?

2. Можно ли говорить о наличии сознания у животных, растений? Ответ обоснуйте.

3. Какие изменения произошли в массовом потреблении продуктов питания за последние 100 лет и как это отражается на природе?

4. Какие Вы предложите варианты решения проблемы продовольственной безопасности России?

 

 

 

Тема 8. Человек: организм и личность

Особенности строения человека^[55]

Человек – венец известной нам природы. Чем же выделяется homo sapiens среди всех других видов млекопитающих?

1. Сложная нервная система, дающие возможность высокого развития психической жизни и интеллекта. Нервная система – это биологическая цепочка трансляции информации, действующая в пределах всего тела Она состоит из двух отделов: а) центральной нервной системы, включающей головной и спинной мозг, которые помещаются во внутренних полостях черепа и позвоночника; б) периферической нервной системы, состоящей из периферических нервов кожи, мышц, костей и суставов, а также двух других подсистем – вегетативной нервной системы, регулирующей функции внутренних органов, и диффузной нервной системы кишечника, управляющей деятельностью пищеварительного тракта. Разные функции нервной системы осуществляются ее подсистемами, а соотношение частей внутри каждой подсистемы объясняется иерархическими связями.

Некоторые действия, контролируемые ЦНС

 

Взаимодействия с окружающей средой	Действия, контролирующие функции организма	Умственная деятельность
Зрение Слух Тактильные ощущения Обоняние Вкус Речь	Дыхание Регулирование кровяного давления и температуры Регулировка положения тела Регулирование движений Регуляция рефлексов Еда Питье Регуляция гормонального статуса	Обучение, письмо, рисование, чтение Решение, вычисление, воображение Анализ Сосредоточение Игнорирование Чувствование Сон, сновидения

Основные принципы клеточной организации и функционирования мозга

– Основные действующие элементы нервной системы – это отдельные нервные клетки, или нейроны;

– Любая из основных биологических функций нейрона может изменяться в соответствии с функциональными требованиями;

– Нейроны обладают рядом черт, общих для всех клеток тела;

– Основные схемы проводящих путей мозга генетически запрограммированы;

– Однако нейроны сильно отличаются от остальных клеток по своей конфигурации, связям и «стилю работы»;

– В соответствии с генетической программой строятся нервные сети трех основных типов: иерархические сети, локальные сети и дивергентные сети с одним входом;

– Активность нейрона регулируется свойствами его мембраны;

– Нейрон бывает в двух состояниях: возбужденный и невозбужденный;

– Генетически запрограммированные типы сетей могут локально видоизменяться в результате своей активности.

– Синаптические медиаторы изменяют свойства мембраны нейрона

– Помимо нейронов нервная система содержит и другие клетки: глиальные, соединительно-тканные и клетки сосудистой системы.

Изучение животных показало: чем больше вес мозга, тем более сложное поведение. В отношении человека, у которого объем мозга от 900 до 2000 см³, мы имеем факты в пользу того, что феномен выдающейся работы мозга заключается не в количестве серого вещества, а в конфигурации связей ансамблей нейронов. Так, нижняя теменная доля мозга Эйнштейна (который весил 1,23 кг, что меньше нормы на 0,2 кг) была на 15 процентов шире нормальной и она пошла по необычной траектории. Вследствие такой конфигурации большее нейронов, могли устанавливать связи друг с другом и работать с большей легкостью^[56].

2. Специализация функций полушарий головного мозга человека. Левое полушарие отвечает за логику, анализ, количественную обработку информации (счет) и выработку стратегии поведения. Оно последовательное, вербальное. Правое – отвечает за интуицию, синтез, воображение, творчество. Правое полушарие невербальное, художественное, целостное.

Одной из актуальных философских и естественнонаучных проблем остается проблема социального пола (гендера). До сих пор нет однозначного ответа на вопрос о причине различий между мужскими и женскими особями. Речь идет не столько о дифференциации половых признаков, обусловленных необходимостью воспроизводства рода, сколько о специфике мировосприятия и мироотношения. Между тем, появляется все больше сведений, что различие между мужчиной и женщиной происходит, прежде всего, на соматическом уровне. Половая дифференциация мозга означает, что нейроны мозга мужчин и женщин имеют существенные химические различия; более того, разнится и архитектура их ансамблей (нервные клетки по разному расположены друг относительно друга). Материнство женщин основано преимущественно на нейробиологических факторах, а отцовство мужчин – на морально-этических, обусловленных воспитанием^[57].

У мужчин оба полушария, отвечающие за логическое и образное мышление работают попеременно, в то время как у женщин – одновременно. При этом мужское мышление, в целом, характеризуется как линейное, результативное, предметное, а женское как ассоциативное, процессуальное, направленное не столько на вещи, как на отношения.

Учёт различий женского и мужского мышления может помочь в разрешении конфликтов, управлении персоналом. В то время как мужчины во многом остаются прагматиками, для женщин ценностью является эмоциональный обмен, сопереживание, включённое слушание.

Женщинам сложнее контролировать своё эмоциональное состояние. Когда она находится под влиянием переживаний, её трудно оставаться логичной, анализировать ситуацию. В экстремальных ситуациях мужчины обычно не впадают в истерию, лучше умеют сохранять способность видеть вещи ясно, даже когда есть чувство страха. Высокая чувствительность женщин позволяет им быть более успешными в раннем воспитании детей.

Феминизм, утверждающий равноправие полов, открывает широкие перспективы карьерного роста для женщин, однако делает их более уязвимыми. Отказ от разделения мужчин и женщин на работе по половому признаку «выгоден» мужчинам, так как от сексуального домогательства страдают, в основном, женщины. По опросам, до 50 % женщин подвергаются сексуальным домогательствам на работе, а в отдельных видах занятости, например, армия – 99%^[58].

Половое равенство способствует феминизации такой традиционно мужской области как идеосфера. Возможно, это приведет к сильным изменениям в восприятии мира, общества, природы. Аналогичная ситуация сложилась в поздней римской империи, где произошла либерализация семейно-брачных отношений. Женщины получили право на выбор мужа, развод; они стали независимым имущественным классом. Именно женщины в Риме обеспечили поддержку христианству и становлению новой картины мира.

3. Прямая походка и свободные передние конечности.

4. Руки с подвижными пальцами и противопоставленным большим пальцем, позволяющие выполнять сложные тонкие функции. Есть прямоходящие обезьяны, однако их рука не развита лучше, чем у других.

5. Техмерное цветное зрение.

6. Сложный механизм голосовых связок, строение гортани и губ, способствующих развитию речи, т.е. произнесению определенного количества дифференцированных звуков.

7. Пластичность врожденных импульсов и потребностей, что способствует развитию сложных образцов поведено и приспособления к различным условиям среды. Еще Пико делла Мирандола в «Речи о достоинстве человека» выдвигал идею того, что человек может сделать из себя все, что захочет: он может подняться на высоту ангелов, а может пасть ниже животной твари.

8. Медленный темп роста и биологического созревания. Отсюда долгий период обучения и социализации. Человек живет значительно больше своего репродуктивного цикла.

Человека от животных отличает очень тонкий социокультурный слой, интеграция в который должна происходить с рождения. Эксперимент над ребенком, росшим вместе с шимпанзе, пришлось приостановить, так как от такого общения не обезьяна перенимала человеческие модели поведения, но наоборот – ребенок стал подражать обезьяне.

Другие эксперименты, проводившиеся на обезьянах, показали, что изоляция от матери в раннем возрасте приводит к чувству неуверенности, социальной дезадаптации.

Отсутствие родительского внимания влияет на морфологию мозга детей. Если не подавать нагрузку на мышечную ткань, она ослабнет. Аналогично, если в раннем возрасте не оказывается эмоционально-чувственный стимул, определенные участки мозга не развиваются. Дети-маугли, лишенные тактильного контакта с матерью homo sapiens, теряли способность к построению грамматически связанных предложений, пропорционально тому, в каком возрасте их находили. Наиболее тяжелые случаи – после 8 лет, когда завершается когнитивный период, связанный с обучением языку.

Все эти особенности строения человека наводят на мысль о его особом статусе. Человек хуже, чем животные приспособлен к биологической жизни в природе, но у него есть разум, что позволяет ему преобразовывать природу. К сожалению, в последнее время преобразование природы понимается как внешнее действие, в то время как реальное преобразование всегда должно начинаться с сознания.

Главные признаки сознания – желание, мышление, волеизъявление. В способности желать и проявлять волю мы не отличаемся от других организмов. Насекомые, животные проявляют те же признаки сознания, что и человек. Наше отличие от них – в рациональном мышлении.

Рациональное мышление позволяет человеку обращать мысль на себя, следовательно, жизнь человека предназначена для саморазличения. Если рациональное мышление самое главное в человеке, то остается удивляться тому, как мы превратили человека в экономическое животное, цели которого мало отличаются от изощренных биологических потребностей. Человек не сможет преуспеть в удовлетворении животных потребностей. Он не может обогнать коала по количеству сна (22 часа в сутки), клещей – по количеству съедаемой пищи (в 220 раз больше собственного веса) или божью коровку по количеству половых актов^[59].

Поэтому самое ценное в человеке – развитое сознание. Культивирование того, что связано исключительно с высоким сознанием и составляет подлинного человека. Животная его часть должна быть подчинена разумной, т.к. такого развитого сознания ни у кого больше из животных нет. Сейчас же сильны представления о том, что разумная часть должна обеспечивать комфорт животной части. Одна форма человека не свидетельствует о человеческом мышлении. Во многих языках даже закрепился термин «двуногое животное». Человек есть возможность чего-то лучшего, он есть точка бифуркации. В греческой этимологии «антропос» – это «тот, кто смотрит вверх» (anathrein ha opopen).

ЦНС, эмоции и наркотики

Наркотики – психически активные вещества, технологии и действия, стимулирующие ЦНС и способные вызывать зависимость. Важно понимать, каков физический и химический механизм воздействия наркотиков на человека, т.к. в современном обществе очень остро стоит проблема наркомании. Наркомания^[60] – это зависимость ЦНС от психоактивных веществ и технологий. Наркомания подавляет личность, делает ее асоциальной, разрушает здоровье, способствует совершению противоправных действий.

По официальным данным, в России 300 тыс. больных наркоманией, по неофициальным – до 5 млн и выше. В последнее время идет тенденция к вовлечению в наркоманию подростков и студентов. Места массового скопления молодежи, такие как ночные клубы, бары, дискотеки, школы, ВУЗы являются сегодня одними из главных мест распространения наркотиков. Детям и подростам хватает одной дозы, чтобы стать наркоманом в силу их неразвитой нервной системы.

Как влияют наркотики на нервную систему и почему они так опасны? Выделим характерные признаки зависимости от наркотиков.

1.     Эмоциональная зависимость – привязанность к определенному эмоциональному состоянию и стремление его воспроизводить через наркотические стимуляторы.

2.     Биологическая зависимость – включение в обменные процессы организма наркотических компонентов и возникновение синдрома дискомфорта при непоступлении наркотика.

3.     Изменение реальности. Желание получения допинга доминирует над остальными мотивами, часто оно скрывается от других. Это выражается в асоциальном поведении, лжи, грубости, пренебрежении близкими людьми, работой, ответственностью, смене ценностей.

4.     Навязчивые действия по добыче и принятию наркотических стимуляторов.

 

С точки зрения происхождения можно выделить четыре вида наркотиков: растительные, синтетические, эндогенные и технологические.

Растительные наркотики получают из наркотических растений, большинство из которых относится к высшим растениям (из низших – некоторые грибы). Наибольшее число видов таких растений встречается в тропиках Южной Америки, в Северной Америке, Центральной Азии. Это такие растения как: мак снотворный, конопля индийская, кокаиновый куст, белена пузырчатая, дурман безвредный и обыкновенный, мескаль (неколючий, полукруглый кактус, растущий в Мексике и на юго-западе США) и др. растения.

В основе растительных психически активных веществ лежат алкалоиды – физиологически активные соединения. По составу алкалоиды – это азотсодержащие органические соединения, обладающие свойствами оснований. Первыми были открыты алкалоиды опия (1803) в виде смеси кристаллических веществ, из которых в 1806 выделили индивидуальный алкалоид морфин. В 19 в. были открыты также стрихнин, хинин, кофеин, атропин, эфедрин и др. К 60-м гг. 20 в. стало известно уже более 1000 А. как природных, так и полученных синтетическим путём.

Простейшие алкалоиды содержат до 10 атомов углерода, наиболее сложные – более 50. Основной признак алкалоидов – строение азотсодержащей части молекулы. Алкалоидоносность растений определяется характером почвы и её агротехнической обработкой, высотой местности над уровнем моря, водным режимом, продолжительностью дня, интенсивностью солнечной радиации и др. факторами. Некоторые алкалоиды обладают избирательным действием на различные отделы нервной системы, сосуды, мышцы и т. д. Хотя слабые психически активные вещества не запрещены к употреблению, они имеют побочные последствия на здоровье.

Кофеин – алкалоид, содержащийся в листьях чая, зёрнах кофе. Это тонизирующее психотропное вещество. Он помогает быстро собраться с мыслями. При этом повышается общий тонус, улучшается настроение и даже возникает чувство лёгкой эйфории. Однако при повышенной концентрации в организме кофеин немного расшатывает нервную систему человека и вносит дисбаланс в процесс обмена веществ, ухудшает пищеварение. Смертельной дозой для человека может стать около 10 г. кофеина (150 баночек энерготоника).

Теобромин – алкалоид, аналог кофеина, содержащийся в чае, бобах какао. Теобромин имеет большой потенциал пристрастия в смеси с сахаром, т.е. в шоколаде, который, принятый большими дозами, резко повышает настроение. Шоколад оказывает намного более сильное влияние на женщин, чем на мужчин. Он содержит не только теобромин, но также вещества оказывающие влияние на женскую гормональную секрецию. При исключении шоколада из диеты может приводить к характерным симптомам периода отвыкания от наркотических препаратов.

Теобромин, проглоченный собакой, способствует выбросу адреналина, что вызывает усиленное сердцебиение (тахикардию) и сердечную аритмию. Разрушение теобромина в организме собаки происходит чрезвычайно медленно, поэтому для отравления плитки будет достаточно (одна плитка содержит 120 мг теобромина и 30 мг кофеина).

Шоколад по опросам занимает четвертое место, опережая по показателям сексуальную зависимость и зависимость от компьютеров. В рейтинге человеческих пристрастий 30% от общего числа опрошенных признают себя табакоманами, 28% – алкоманами, 27% – наркоманами, а 25% усматривают выраженную зависимость своего психического и физического состояния от потребления шоколада^[61]. Шоколадомания – это больше распространенное среди женщин заболевание, при котором подавленность, тревога и напряжение на короткое время снимаются поеданием смеси сахара с теобромином.

Привязанность к шоколаду является важнейшей причиной ожирения. Потребление чая, кофе, шоколада повышает содержание оксалиновой кислоты, ответственной за формирование камней в почках.

Никотин – алкалоид, содержащийся в табаке. Это сильный яд; в малых дозах действует успокаивающе на нервную систему, в больших – вызывает её паралич. 2 капли никотина достаточны для смерти собаки. Случаи отравления иногда наблюдались после прикладывания табачных листьев на голую неповрежденную кожу. Летучесть и легкая всасываемость никотина объясняет также различные расстройства у работающих на табачных фабриках (расстройства зрения, сердцебиение, головокружения и др.). Характерную картину отравления никотином наблюдают на лягушках: после короткого периода возбуждения, лягушка успокаивается, вся кожа покрыта пеной, глаза закрыты, дыхание останавливается; передние лапки притягиваются к животу, бедра располагаются под прямым углом к продольной оси тела, а голени согнуты таким образом, что обе стопы соприкасаются в области таза; в различных мышцах замечаются фибриллярные подергивания, пальцы судорожно раздвинуты и плавательная перепонка растянута. Сердце вначале отравления сокращается реже, затем ритм сердца, вследствие паралича окончаний блуждающих нервов, становится частым, в дальнейшем течении общий паралич распространяется как на мышцы скелета, так и на мышцу сердца.

Никотин обладает очень широким спектром действия. Он повышает частоту пульса, кровоток, концентрацию сахара в крови, способствует более легкой возбудимости коры головного и среднего мозга, а также может оказать расслабляющее воздействие на периферические мышцы и снизить периферический кровоток. У заядлых курильщиков включается механизм регулирования уровня никотина в крови; курильщикам больше всего хочется курить, когда в крови снижается концентрация никотина.

Никотин усиливает секрецию серотонина, тем самым ослабляя активность мозговых клеток, что ведет к чувству удовлетворения. Однако через некоторое время происходит увеличение количества норадреналина, и это сопровождается повышением активности мозга. Это состояние сохраняется несколько десятков минут, и тогда курильщику хочется выкурить новую сигарету. Искусственное взбадривание себя на все более короткие интервалы времени приводит к фактически бесконтрольному увеличению выкуриваемых сигарет. Возникает психологическая зависимость. Человек становится более раздражительным и неспокойным, ухудшается усвояемость и количество воспроизводимой информации. Курение создает нехватку кислорода для жизненно важных органов человека и тем самым ухудшает умственные способности.

Физиологические же последствия от курения общеизвестны: примерно 25% регулярных курильщиков сигарет умирает преждевременно по причине поражения жизненно важных органов канцерогенными веществами. В мире ежегодно от курения умирают 4,9 млн. человек, или один человек каждые 6,5 секунды.

Потребление теобромина, кофеина, никотина, в целом, не приводят к тяжелым навязчивым состояниям, которые бы побуждали человека к совершению противоправных действий. Очевидно, однако, их искусственное стимулирование ЦНС, которое приводит к эмоциональной зависимости. Они также известны тем, что создают своим зависимым потребителям лишние  проблемы со здоровьем.

Алкоголь – сильный нейродепрессант, т.е. вещество, подавляющее нервную систему. Наркологи различают четыре стадии воздействия алкоголя на ЦНС.

1. Подавляющая фаза. Этиловый спирт (этанол) вызывает специфическое снижение возбудимости нейронов. Это приводит к подавлению тревожности, раскрепощению, снятию самоконтроля.

2. Возбуждающая фаза. Человека тянет общаться, смеяться, веселиться или петь. Из-за ослабления социальных установок, в сознании обостряются скрытые, неосознаваемые импульсы – страсть, агрессия, зависть.

3. Угнетающая фаза. Нарушается координация движений, наступают вялость и сонливость. Угнетая деятельность дыхательных центров ствола мозга, нейродепрессанты уменьшают поступление кислорода в мозг, влияя, таким образом, на его деятельность. Это ведет к плохой координации движений, сбивчивой речи, нечеткости мышления, вялости, сонливости, неспособности удерживать внимание, распознавать образы.

4. Алкогольный наркоз.

Алкоголизм – хроническая и обычно прогрессирующая болезнь, включающая чрезмерное влечение к употреблению этанола. Употребления алкоголя в целях снятия тяжелого состояния после употребления алкоголя (похмелье), формирует патологическую зависимость от спиртного. Для него характерна эмоциональная и часто физическая зависимость, он часто приводит к повреждению мозга и ранней смерти. Чем чище спирт в алкогольном напитке, тем сильнее его действие на организм и тем быстрее развивается алкоголизм. При употреблении алкоголя происходит ухудшение памяти, способности к распознаванию образов.

Американская ассоциация анонимных алкоголиков признана наиболее успешной организацией в мире, которая помогает людям избавиться от алкоголизма. Одно из первых «наставлений», которое получает там пациент заключается в признании факта своего пожизненного алкоголизма. Это означает, что человек, желающий избавиться от алкоголизма является «трезвым» алкоголиком. Опасность «сорваться» у него остается, особенно в присутствии возбудителя.

Далее мы разберем сильные и патогенные наркотики растительного происхождения, которые запрещены в большинстве стран, т.к. они быстро подчиняют личность искусственному состоянию эйфории, делают материально зависимой, асоциальной, ухудшают наследственность.

Каннабис (конопля), вернее ее производные (гашиш и марихуана) относятся к «слабым» наркотикам. Вызывает токсикоз, ухудшение умственной деятельности. Каннабис, ТГК (дельта-9-тетрагидроканнабинол), лучше растворяется в жирах, чем в воде (в отличие от других наркотиков), и поэтому намного дольше сохраняется в организме. Даже после прекращения употребления марихуаны возможен синдром «каннабисного психоза», который сопровождается общим смятением, тревогой и искажением восприятия действительности.

Среди молодежи распространена каннабисная субкультура: возбуждение вызывает само приобщение к «траве», создается ложное чувство исключительности. В дальнейшем это часто приводит к употреблению тяжелых наркотиков. Поэтому марихуана ещё представляет опасность как «трамплин» к употреблению сильных наркотиков.

Опиум ­– седативный яд, получаемый из мака. Очищенный опиум называется героин. Кокаин – вещество, получаемое из листьев коки. Кокаин изменяет мозговые функции, снижает восприятие. Героин и кокаин – это сильные, вредоносные наркотики, быстро разрушающие личность человека. Больше половины ВИЧ-инфицированных приходится на потребителей наркотиков.

Синтетические наркотики получили широкое распространение на Западе из-за легкости их получения, по сравнению с кокаином, опиумом. В 1970-х годах получил распространение ЛСД^[62]. Это производное (диэтиламид) лизергиновой кислоты. Обладает сильным галлюциногенным действием: искажается восприятие мира, возникает иллюзия раздвоения личности. В период действия ЛСД, настроение может неоднократно меняться от эйфории к депрессии и наоборот. Многие начинают страдать манией преследования, становятся недоверчивыми и враждебно настроенными, повышенно чувствительными к любому прикосновению к ним. Их агрессивность особенно возрастает к концу действия ЛСД, которое продолжается 5-8 часов.

Существуют тысячи наименований синтетических наркотиков и список их постоянно увеличивается. Сейчас наиболее распространены экстази, барбитураты и пр. Синтетические наркотики обладают широким спектром действия: от снотворного до эйфорического. Все они угнетающе действуют на ЦНС и при пользовании вызывают пристрастие к ним.

Технологические «наркотики» – это стимуляторы, которые вызывают зависимость и навязчивые состояния от определенных манипуляций с техникой и технологиями. В число технологических наркотиков можно отнести телевизор, видеоприставки, электронные игры, компьютерные игры, мобильные телефоны, азартные игры. Субъекты технологических наркотиков тратят от 3 до 10 часов в день на навязчивые действия. Они входят в измененное состояние сознания, характеризующееся девальвацией ценностей, готовностью совершать асоциальные действия.

Немецкое правительство решилось пойти на создание списка компьютерных игр, запрещенных для продажи на территории страны после трагедии в Эрфурте, где 19-летний подросток, находясь под впечатлением от компьютерных игр, застрелил 16 человек^[63].

Производство виртуальных зверьков «тамагоча» принесло корпорации Бандай доход в 240 млн. $. Для многих детей переживание смерти электронной собачки было столь непереносимо, что им нужно было проходить терапевтическую операцию по её похоронам на специальном кладбище тамагоча.

Британские врачи из психиатрической клиники Priory Clinic лечат своих пациентов не только от  пристрастия к азартным играм, клептомании, вуайеризма, но и от навязчивых действий с мобильным телефоном. Некоторые «запущенные» пациенты проводят в виртуальном общении до семи часов в день. При этом человек может с презрением относиться к тем, кто окружает его в реальном окружении. Для SMS-маньяков текстовые сообщения уже перестали быть простым средством общения – виртуальность для них уже стала привычной средой обитания.

Эндогенные наркотики. Эндорфины называют «собственными наркотиками организма». Это белковые (пептидные) гормоны, которые вырабатываются в гипоталамусе (подбугорной области головного мозга) и содержащие от 5 до 15 аминокислот. Эндорфин (endorphin) переводится как «эндогенный (т.е. образуемый внутри) морфин»). По действию он в 100 раз сильнее морфия. К настоящему времени в мозге человека идентифицировано восемнадцать разновидностей опиатоподобных веществ; большинство специалистов используют для всех соединений этого класса термин «эндорфин». Эндорфины зафиксированы не только у человека, даже у одноклеточных есть опиатные рецепторы и эндорфины, что позволяет им также испытывать удовольствие. Так неожиданно открылось то, что банальные наслаждения имеют химическую природу.

Эндорфины обладают способностью уменьшать боль, аналогично опиатам и влиять на эмоциональное состояние. Удовольствие, испытываемое при половом сношении или в его предвкушении, переживание славы, власти на физиологическом уровне обусловлено действием эндорфинов. По словам одной звезды Голливуда, слава – наркотик, чистейший героин. Присутствие высоких концентраций эндорфина в гипофизе говорит о том, что этот пептид может выделяться в кровоток в активной форме и оказывать действие на отдаленные от него органы-мишени. Таким образом, человек возбуждает себя сам. Чем больше он думает об удовольствии, тем больше вырабатывается эндорфина, а кровь переносит его к отдаленным органам.

Наличие в сексуальном опыте экстатического состояния обусловлено выделением эндорфинов в пропорции не соответствующей внешнему раздражителю. Половая любовь есть, прежде всего, контакт со своей реакцией эндорфинов. Полученные эйфорические состояния рефлекторно запоминаются и, накладываясь на психику партнеров, развивают тематические паттерны (образцы, модели). Паттерны формируются до пубертатного периода, во время контактных детских игр, когда сексуальность не выражена, и не имеет конкретного приложения. Эти паттерны связаны с податливостью партнера и другими моделями поведения.

Физиологическая любовь предстает, таким образом, как сложный нейро-эмоциональный комплекс, в основе которого лежит химическое удовольствие. Исцелиться от секс-зависимости не легче, чем избавиться от наркомании. Алкоголик и наркоман могут, «завязав», удаляться от предмета своего вожделения, а сексуально зависимый всегда носит свой наркотик в себе, т.к. эндорфины производятся в нашем теле. Химический симулякр любви косвенно свидетельствует о том, что потребность в любви у человека – это потребность метафизическая. Мы стремимся любить бесконечно, а половая любовь ограничена.

Наркотическая секс-зависимость в период подросткового созревания приводит к психофизическим отклонениям. Ровно сколько юноша теряет семя, ровно столько его нервная система, столько мозг не будут получать незаменимых микроэлементов и витаминов. Потеря семени ослабляет интеллектуальные способности мужчины, тогда как сохранение семени увеличивает их. Семя и мозговое вещество очень схожи по своему химическому составу: в них содержится больше лецитина, чем где бы то ни было еще в организме человека. Большой процент лецитина входит также в состав нервных тканей. Основные составляющие семенной жидкости: кальций, альбумин, лецитин, фосфор и нуклеопротеины – можно обнаружить в разных частях тканей головного и спинного мозга^[64].

Существуют показатели, устанавливающие прямую связь между ранним сексом и психиатрическими заболеваниями. Исследования, проведенные над тысячью молодых людей в возрасте двадцати одного года, показали, что раннее начало половой жизни и болезни, передающиеся половым путем, приводят к депрессиям, извращениям, булимии и шизофрении^[65].

У всех опрошенных, страдающих теми или иными психическими расстройствами, ученые выявили общие проблемы – в большинстве случаев они были связаны с ранним началом половой жизни. Период полового созревания врачи считают кризисным. У тех, кто начал заниматься сексом рано, в дальнейшем могут развиться психопатоподобные расстройства (неадекватное восприятие действительности, аффекты, раздражительность), реактивные расстройства, неврозы.

Интерес к порнографии связан, в том числе, с низким интеллектуальным уровнем. Статистика показывает, что умные подростки позже начинают половую жизнь и в основном не имеют интереса к порнографии. Исследователи из Университета Северной Каролины пришли к выводу, что загруженные учебой отличники начинают половую жизнь позже, чем подростки со средней успеваемостью. Такая же закономерность прослеживается в поведении тех, кому школа дается с трудом: постоянное внимание и контроль со стороны родителей ограничивает свободу «отстающих».

Для определения уровня интеллектуального развития учеными применялся тест, в котором 100 баллов соответствовали среднему для данного возраста показателю. Замечено, что среди подростков, чей интеллект оценивался на 100 баллов, процент ведущих половую жизнь был в пять раза выше, чем в группе их более интеллектуальных сверстников, набиравших по 120-130 баллов^[66]. По данным психологов, работающих с осуждёнными, совершившими изнасилования, эти лица имеют слабо развитую коммуникативную и эмоциональную сферу, а развитие их интеллекта ниже среднего (IQ = 81)^[67].

Традиционно более позднее начало сексуальных отношений, характерное для отличников, объяснялось тем, что они лучше других осведомлены о возможных последствиях: ранней беременности и венерических болезнях, но американские ученые обнаружили не вписывающийся в эту картину факт. «Задержка» распространялась не только на секс, но и на такие проявления привязанности и любви как поцелуи и объятия. Трудно поверить, что подростки видят опасность и в таких отношениях^[68]. Этот факт объясняется тем, что высокий интеллект не способствует сексуальности и наоборот: повышенная сексуальность нередко является причиной сниженного интеллекта. Концентрация на сексуальных стимулах не может не привести к подавлению когнитивной деятельности, а работа над собой и постоянное самосовершенствование неизбежно приводят к отвлечению от сексуальных стимулов.

Когда мы боремся с преступлениями насильственного характера, растлением малолетних, проституцией и т.п., мы боремся уже с плодами порно бизнеса. Компании, производящие развлекательную продукцию «для взрослых», несут косвенную ответственность за торговлю детьми, изнасилования, похищения женщин. Зачастую они являются звеньями одной преступной цепи. Так, в Свердловской области найдено массовое захоронение убитых девушек и женщин, обнаружено 30 тел. Все погибшие числились пропавшими без вести, исчезли в промежуток с 2002 по 2005 годы. Родственники вывешивали объявления в городе, разыскивая пропавших. Их судьба стала известна лишь недавно: жертвы были задушены после того, как отказались выполнить требования бандитов работать в городском борделе «Престиж»^[69].

Сейчас они получили доступ к огромной аудитории через интернет. Например, уголовный розыск МВД Украины пресек деятельность преступной группировки, которая под видом модельного агентства делала порнографические фильмы с участием более 500 девочек в возрасте от 8 до 16 лет и размещала их на зарубежных порносайтах^[70].

Существуют методы фильтрации интернет шлюзов, однако они, к сожалению, не применяются в Российской Федерации. Уже назрела необходимость создавать службу цензуры содержания интернета, которая бы блокировала доступ к сайтам с порнографией, педофилией.

Существуют и финансовые способы борьбы с виртуальной наркоманией. Дело в том, что 80% денежных операций в сетевом порно и сегодня совершаются организациями, зарегистрированными в США. Кредитная компания Visa USA  (ассоциация 21 тысячи банков со всего мира) отказала в обслуживании любителям порно сайтов^[71].

Наркотики, секс тесно связаны с политикой и экономикой. Так, в Великобритании лейбористы во время выборов 2002 получили от британского порнобарона Ричарда Десмонда около 100 тыс. фунтов в качестве безвозмездных взносов. Российские порнодельцы были замечены в попытках воздействовать на принятие решений по вопросам сексуальных преступлений при принятии законопроекта «О внесении изменений и дополнений в Уголовный Кодекс Российской Федерации»^[72]. Увеличение дозы наркотика при задержании с 0,1 грамма до 1 грамма также играет наруку наркодельцам и, видимо, получено не без их воздействия на Думу.

Эти примеры свидетельствуют о тесной взимосвязи наркотиков, политики и криминала. Пока наркодельцы и порнобароны делят деньги, в России продолжают вовлекатся в наркоманию подростки, исчезают дети: «19 марта 2007 г. в Красноярске пропала пятилетняя Полина Малькова. Мать отпустила ее поиграть во дворе дома. В поисках Полины Мальковой был задействован весь состав милиции города. Тело девочки со следами насилия было обнаружено в минувший четверг вечером в гаражном массиве. Тело девочки было изуродовано до неузнаваемости: на лице — многочисленные гематомы, на шее — удавка, а гениталии вырезаны»^[73]. Пропажа детей в Росси приняла массовый характер: около 20 тыс. детей в год. Сколько еще детских изуродованных трупиков нужно для того, чтобы квалифицировать сбыт эротики, порнографии, насилия наряду с наркотиками? Мы одной рукой продаем наркотики и их субституты, а другой – боремся с ними. Необходима моральная цензура в СМИ, которая бы не допускала косвенную пропаганду жестокости, насилия, педофилии.

Эндорфины и стимулируют ЦНС и угнетают ее. Человек как бы получает естественную реакцию за удовольствия. Искусственное введение в организм опиатов нарушает нормальный синтез эндорфинов. Впоследствии, когда введенный препарат разрушается, уровень эндорфинов в мозге остается пониженным, что вызывает физическую и эмоциональную боль. Чтобы избавиться от этой боли, человек вынужден принимать большую дозу наркотического средства. Так развивается химическая зависимость от опиатов.

Использование наркотиков отрицательно сказывается на личности человека вследствие формирования зависимости личности от искусственных стимуляторов. Зависимость организма имеет двоякую основу – эмоциональную и физиологическую. Эмоциональная зависимость основана на ассоциации нейронов, закрепляющих память о стимулирующем эффекте. Позитивные эмоции связаны с действием эндорфинов, «естественных наркотиков», вырабатываемых организмом.

Эндорфины оказывают анальгезирующее действие., т.к. поднимают наш «болевой порог», снижают нашу чувствительность к психологическому и физиологическому вторжению. Благодаря им далеко не все болевые сигналы доходят до головного мозга. Если бы этого не происходило, мы бы не могли терпеть малейшую боль. Эндорфины позволяют организму легче переносить стрессовые ситуации, контролировать гнев, раздражение.

Сказанное не означает, что следует искусственным путем увеличивать содержание эндорфинов. Это невозможно, т.к. даже если их синтезировать, они не действуют при внутривенном введении, их разлагают ферменты в крови. Естественные эндорфины попадают прямо в головной или спинной мозг.

Выработка эндорфинов может стимулироваться самим организмом через позитивное интересное общение, занятие спортом, прослушивание музыки. Вполне возможно, что недостаток эндорфинов может передаваться генетически. Таким людям тем более следует избегать искусственных способом самостимуляции, т.к. они первые кандидаты на зависимость от наркотиков.

Положительные эмоции, такие как любовь, радость, сочувствие, энтузиазм, доброта способствуют повышению работоспособности организма, в отличие от таких отрицательных эмоций как уныние, безразличие, раздражительность, ненависть, скорбь. Наркотики вызывают искусственную экзальтацию нервной системы, что приводит затем к «эмоциональным ямам», выраженным в депрессии, подавленности, апатии, агрессии. Попытки отказаться от наркотиков  приводят к синдрому отмены, который протекает как состояние повышенного дискомфорта: учащается сердцебиение, повышается потоотделение, возникает сухость во рту, человек испытывает смятение и тревогу.

Поэтому человек стремится употреблять искусственные наркотики. Однако, в этом случае образуется физиологическая зависимость организма, когда для его нормального функционирования, действительно становится необходимым присутствие в крови препарата. Отказ от приема этого средства приводит к появлению неприятных симптомов, известных как абстинентный синдром (синдром отмены). При приеме наркотиков синтез эндорфинов в организме человека блокируется. И поэтому, когда наркоман перестает принимать наркотики, в организме возникает дисбаланс. Именно это и является причиной развития синдрома отмены (или «ломки»), которая проявляется в ощущениях необоснованной тревоги, увеличением частоты сердечных сокращений и повышением температуры. Вопреки общераспространенному мнению, она не бывает смертельной. Если больной сможет перетерпеть ломку, перед ним откроется путь к свободе.

Сознание и мозг

Важнейший признак сознания – умение идентифицировать себя и свое отражение. Считалось, что это и отличает человека от животных. Эксперименты показали, однако, что шимпанзе, увидев себя в зеркале, реагировали на нанесенные под наркозом на брови пятнышки, активно ощупывая окрашенные места. Затем опыты над дельфинами показали, что они способны к самоузнаванию. И даже слонихи в зоопарке Бронкса (США) крутились перед зеркалом^[74].

Сознание в широком контексте есть способность к целесообразному взаимодействию живой системы. С этой точки зрения сознание – это есть то, что присуще всему живому, т.к. все живые системы взаимодействуют с окружающим миром. Жизнь в этом контексте есть синоним сознания. Иногда сознание сводят только к понятийной умственной деятельности, имея в виду, что понятие как умственный концепт и есть фундамент сознания. Coзнaтельнaя дeятельность в таком случае – деятeльнocть на основе дифференцированных, различаемых понятий о предмете. В этом определении подчеркивается, что «отражение» возможно только через абстрактное различение качественных признаков предметов. По такому определению грудные дети, аборигены, спящие люди, умалишенные не будут обладать сознанием, т.к. они не занимаются понятийной деятельностью. Поэтому следует признать, что сознание – это сложные иерархический комплекс, в котором базисный уровень будет определяться минимумом признаков: способность к целесообразной деятельности живой системы.

Феномен сознания классически объясняется функционированием головного мозга. Доказательством этому служит тот факт, что если нанести головному мозгу значительные повреждения или создать условия в организме предотвращающие доступ крови к нему, сознание прекращает свою работу. Однако эту логику можно сравнить с таким рассуждением: поскольку когда мы ломаем радиоприемник, он прекращает вещание, значит приемник и был причиной вещания. Или: когда мы разбиваем лампочку, электрического света в ней больше нет, значит лампочка и была причиной электричества. В действительности сознание – это обособленное метафизическое начало, но поскольку язык науки создан для описания эмпирической реальности, мы заключаем, что нет ничего, что нельзя было бы описать на языке науки. Соответственно, если что то не описывается в терминах науки, значит этого не существует. Мы однако забываем, что реальность всегда превосходит как язык описания реальности, так и наше знание о ней. Утверждение гласящее, что нет ничего кроме эмпирической реальности самозамкнуто, его нельзя доказать эмпирически.

Сознание с точки зрения метафизики – это нематериальный индивид, который не создается мозгом и не сводится к электро-химическим изменениям в головном мозгу. Сознание может быть связано с ЦНС, однако ЦНС не есть сознание, также как грязная вода не есть грязь. Вода это вода, а грязь это грязь, вода может смешаться с грязью, но она никогда не станет грязью.

Индивидуальность не присуща материи: мы имеем одинаковый набор элементарных частиц, комбинация которых дает нам все молекулярное многообразние. Уровень субстрата безличен и однороден. Субъективность, индивидуальность присуща сознанию.

Если мы редуцируем личность до комбинации нуклеиновых кислот, это означает, что она нереальна, ситуативна, случайна и бессмысленна. Все нормы нравственности и права имеют смысл если мы признаем личность и сознание как основу жизни. Если же мы признаем в качестве основы жизни белковые соединения, то зачем защищать жизнь? Нужно защищать белковые соединения! Вся современная биоэтика поэтому пронизана двойными иррациональными стандартами. Мы считаем незаконным убивать рожденного ребенка, но нерожденного убивать законно. После рождения ребенок также зависит от матери, как и до рождения.

Особенности психики и сознания человека

– человеческое сознание проявляется как в чувственной форме (ощущения, восприятия, представления), так и в рациональной (понятия, суждения, умозаключения);

– раци­ональная форма сознания в сравнении с чувственной играет большую роль в жизне­деятельности человека;

 

Сознательное	Бессознательное
1.      Вербальное 2.      Формально-логическое 3.      Концептуальное, абстрактное 4.      Символическое 5.      Синтаксическая связанность знаков 6.      Рациональное 7.      Вторичные мыслительные процессы 8.      Интенциональное мышление 9.      Формализация 10.  Научная систематизация 11.  Последовательность 12.  Дискретность	1. Невербальное 2. «Нелогичное», неформальная логика 3. Образно-визуальное, конкретное 4. Иконическое 5. Свобода комбинации знаков 6. Первичные мыслительные процессы 7. Иррациональное 8. Сновидения, фантазии, галлюцинации 9. Интуиция 10. Мифологическая систематизация 11. Одновременность 12. Континуальность

 

Моделирование сознания

В последние десятилетия активно развивается моделирование психических процессов. Какой принцип действия заложен в общности программируемого поведения машины и человека?

Психика	Общность	Автомат
1. Структуры нервной системы (сети)	Структурная	1. Управляющие цепи и ЛВС
2. Функции нервной ткани, ЦНС	Функциональная	2. Функции ЭВМ (анализ)
3. Состояние нейрона (возбужденный / невозбужденный)	Свойств	3. Двоичная цифровая система (0 / 1)
4. Рецепторы Мозг Эффекторы	Основных узлов	4. Датчики, устройства ввода Процессор, записывающие устройства Дисплей
5.Безусловные рефлексы	Разомкнутых процессов	5. Автоматы, работающие без коррекции ошибок
6. Условные рефлексы и ассоциативные связи	Замкнутых процессов	6. Системы с коррекцией ошибок

 

Вместе с тем, следует помнить об ограничениях моделирования психических процессов в автоматах. Интеллект – это мыслительная способность у человека. Она конституируется через процедуры синтеза, анализа, обобщения, абстрагирования, сравнения. Некоторые из этих операций может делать и машина (анализ, сравнение, например). Да и то она это делает не как свободное волеизъявление, а как запрограммированное действие (любая эвристика также должна иметь алгоритм).

1. Машина не может моделировать мышление правого полушария, синтезировать.

Можно ли автомат заставить получить необходимый результат простым перебором вариантов? Бесплодность такого подхода следует из простого факта, называемого в кибернетике комбинаторным взрывом. Дело в том, что если элементы могут свободно группироваться друг с другом, то общий набор сочетаний растет (с увеличением числа элементов в наборе) крайне быстро, экспоненциально. Так, при алфавите всего из десяти символов можно составить 10¹⁰⁰ текстов длиной по сто букв! Машине, просматривающей даже миллиард миллиардов таких стобуквенных слов в секунду (конечно, это фантастическая скорость), для полного обозрения их понадобится около 10⁷⁴ лет. Для сравнения, время, прошедшее после космологического Большого взрыва – «всего лишь» 10¹⁰. Поэтому испытать все варианты не под силу ни «медлительному» человеческому уму, ни сколь угодно совершенному компьютеру. И все же каким-то образом возникают уникальные тексты из многих сотен и тысяч знаков (в музыке Моцарта нельзя тронуть ни одну ноту)^[75].

Если даже и поставить задачу автомату синтезировать, то ни на каких компьютерах, например, не выработаешь научное понимание общества или теорию языка. Здесь нужна не гипертрофия отдельных свойств человеческого интеллекта, причем самых простых, а ум другого типа – диалектических, гибкий, многогранный, творческий, широкий. Поучается парадокс, когда интеллектуальный потенциал машины по скорости операций в секунду выше, чем у человека, однако самые тонкие и сложные операции остались за пределами этого прогресса. Последствия этого не заставили долго ждать. Компьютеризация мышления убивает живую ткань познания и творчества. В «искусственный интеллект» человечества загрузили огромную массу невежества, глупости, разврата. Эта экстериоризация ментальных структур показала насколько сегодня сильно противоречие между техническим потенциалом и нравственностью. По сущности большинства обрабатываемой информации человечество оказалось на уровне животных.

Существуют программы для ЭВМ, благодаря которой она может писать картины. Программа задает фигуры, цвета, движения, а также параметры «беспорядочности» творчества. Возникает вопрос, кто здесь творит – программа, или программист, создавший программу. Все творчество машины остается набором команд. Конечно, возможен и обратный вопрос, а, не является ли человек набором команд? Да, но он может выступать и осмысленным программистом, в отличие от исполняющей машины. ЭВМ может симулировать креативность, действовать по шаблону с некоторой степенью креативности, однако можем ли мы составить правила для творческого воображения? Для этого нам нужно сначала сформулировать таковые. Но, даже созерцая потом такое сымитированное творчество, получим ли мы удовлетворение, которое получаем от общения с произведениями настоящих художников, музыкантов? Аффицирует ли такая комбинаторика духовность, трансценденцию, заботу? Есть ли там индивидуальность? Мы ценим в произведении искусства личность автора, его чувства, миросозерцание, то, что называется активной творческой позицией, а это как раз то, чего нет у машины и никогда не будет, какого бы уровня сложности она не выполняла команды.

2. Разноплановость представлений о мире человека и способность «работать на верхних этажах языковой иерархии». Человек использует свое преимущество перед машиной в разноплановости своих представлений о мире. Для компьютера этот крупноблочный язык совершенно непонятен, и ему надо перевести каждый блок в набор кирпичей – машинных команд. Для этого сочиняется программа-транслятор (опять же путем иерархического разбиения). В разных случаях будут свои наборы блоков; так возникают сотни алгоритмических языков – каждый из них по-своему членит мир. Проблема обработки естественного языка заключается не в его синтаксисе, а в семантике и прагматике. Если в первом случае можно задать ряд правил, определяющих поведение машины, то вторичные смыслы языка практически не поддаются алгоритмизированию, из-за своей бесконечной ситуативности и индивидуальности. Естественный язык не прекращает свое самообновление.

Мозг не работает с цифровой информацией, он не устроен как электронный коммутатор. Там есть метаболизм, нейронные иерархические связи. Невозможно просто загрузить в мозг цифровую информацию, есть барьер между битами и чувственными образами.

3. Наличие «интуиции», «вдохновения» в интеллектуальной деятельности. Убеждение, будто любые интеллектуальные задачи можно разложить на примитивные цепочки операций – ложно. Есть области, где присутствует аспект личностного знания, когда человек не отдает себе отчета в том, как он знает, то, что он знает. Научное открытие, например, нельзя свести к примитивным операциям, чтобы потом ввести в машину и заставить «производить открытия», разрабатывать научную теорию.

Анализ процесса формирования идей и гипотез в естественных науках и математике, творчества в искусстве показывает, что феномен вдохновения невозможно объяснить в рамках механистических моделей природы, основанных на современных представлениях физики и химии. Как правило, вдохновение приходит к человеку, который уже потратил на решение стоящей перед ним задачи немало сил и времени. Обычно вдохновение появляется в тот момент, когда человек даже не думает о стоящей перед ним проблеме, и ему открываются такие пути и подходы к решению, о которых он и не подозревал. Вдохновение проявляется в виде неожиданного осознания решения задачи и уверенности в его правильности и окончательности. Человек мгновенно видит решение во всей его целостности, хотя при записывании оно может оказаться достаточно длинным и сложным.

Имеется достаточно фактов из жизни выдающихся композиторов, ученых, свидетельствующих о том, что значительные продвижения в науке почти всегда вызваны внезапным вдохновением (Моцарт, Гаусс, Пуанкаре, Менделеев) несводимым к элементарным операциональным шагам.

4. Наличие интроспекции у человека. Человек может не только иметь мысль, но еще и мысль о мысли. Его сознание – это способность не только участвовать во взаимодействии с различными уровнями реальности, но и давать смысл результатам. Сознавать себя сознающим. Машина не обладает таким уровнем интроспекции, ибо не обладает собственной волей. Как указал Фред Дрецке (F. Dretske), когда кошка поднимает лапку, чтобы почесать мордочку, это можно назвать поведением, но если я поднимаю ее лапку и чешу ее мордочку, такое движение не может быть определено как поведение кошки. Давая задание пк, мы должны прежде обучить его алгоритмам – вот предел его самостоятельности. Алгоритм – это лишь референция к самостоятельности. Даже если мы алгоритмизируем взаимное признание понимание собеседника и машины в диалоге (я знаю, что ты знаешь, что я знаю и т.д.), такая само-референция остается лишь симуляцией.

5. Человек, в отличие от автомата – независимое, самодвижущееся тело. Устройства, моделирующие психические процессы, казалось бы, должны были бы способствовать высвобождению рабочих рук, однако в администрировании, социальной деятельности, она только увеличили количество рабочих мест, т.к. для любого интеллектуального устройства требуется обслуживающий инженер. ИИ устройства не самодостаточны и не является сознательно само программируемым. ЭВМ моделирует электродинамику человека, существуют устройства, моделирующие двигательную механику живых систем, способность к передвижению. Как на основании движения легковой машины или полета самолета мы не утверждаем, что это это независимые интеллектуальные системы, так и на основании осуществления операции анализа, сравнения ЭВМ нельзя утверждать, что перед нами (или в будущем) независимая интеллектуальная единица.

6. Непредсказуемый коэффициент эвристичности сознания человека. Если человек – это открытая система с возможностью непредсказуемого интеллектуального поведения, то машина замкнута на себе. Как алгоритмическое устройство современная ЭВМ мало отличается от ямы для ловли мамонтов человека ледникового периода. Остается тот же принцип функциональной импликации – «IF… GOTO…» Только в одном случае эффект достигается кинетически, а в другом магнитно-электронными средствами.

7. Информация не есть знание. Информация – это знаковые связи предназначенные для декодификации, а знание – это убежденность в корректности декодификации этих связей. Ценны не факты сами по себе, а возможность объяснения этих фактов, понимание их сосуществования в одной реальности. Мир не сводится к битам информации. Нужен активный субъект для ее декодификации. Информация – это только возможность знания. Без активного сознания знание невозможно. Симулирующие устройства не обладают сознанием. Следовательно, они не знают, а лишь обрабатывают информацию. У них нет мысли о мысли. Машину нельзя описать в терминах самости, субъективности, интенциональности. Поэтому машина не может выступать субъектом права.

Мы приходим к выводу, что понятие «искусственный интеллект»  метафорично, оно не имеет онтологии. Говоря об искусственном интеллекте мы имеем в виду редуцированные мыслительные операции. Интеллект подразумевает существование живого субъекта, ведущего свою интеллектуальную деятельность в актах сознания. Помимо глаза, объекта зрения, процесса зрения, существует еще и наблюдатель. Автоматизированная схема замкнута на треугольнике «раздражитель – рецептор – проводник», там никогда не присутствует активный наблюдатель.

Однако человек – это система живая, его индивидуальность отличается от электрохимических изменений в головном мозгу. На протяжении жизни мы несколько раз «умираем» и «рождаемся» физически по мере обновления клеток. Наше психическое состояние также меняется, однако «я» не теряет своей тождественности. Активный наблюдатель отличен и от механики процесса, и от электрохимии. Последние выступают как возможность функционирования «я». Отличие интеллектуального устройства от сознающего человека – в том, что человек обладает индивидуальностью. И эта индивидуальность не просто в генетике его тела. Индивид – это активная мыслящая единица. Да, его мыслительная деятельность является через мозг, но мозг не есть причина индивидуальности.

Творчество возможно только там, где есть индивидуальность. Для творчества нужна способность спонтанного разноуровневого синтеза. Так называемый синтез ЭВМ – это комбинаторика, алгоритмизированный и контролируемый процесс. Иначе говоря, там отсутствует возможность мета синтеза, научного открытия, выхода на неожиданные решения.

Да, у кибернетических систем и высшей нервной деятельности может быть сходны функции, но их онтология существенно отличается. Вернее устройство не имеет онтологии, а человек – имеет. Устройство существует как средство для чего-то, а человек как самостоятельное самосознающее существо. И, несмотря на всю исключительность интеллекта человека, он ставит себя в положение обслуги устройств более низкого интеллектуального уровня. Если первоначально они предназначались как аналитические устройства, то со временем увлеченность кибер-технологиями затмила уверенность в конечном превосходстве человека.

 

План проведение семинарского занятия по теме № 8

1.     Особенности строения человека.

2.     ЦНС, эмоции и наркотики.

3.     Сознание и мозг.

 

Задания

1. Вспомните, как «видят» мир другие живые системы (растения, насекомые, разные животные). Чем отличается зрение человека?

2. Можно ли говорить о равенстве женщин и мужчин с точки зрения биологии?

3. Две группы получили одно задание. В одной группе отобраны «правополушарники», в другой – «левополушарники». Кто лучше выполняит задание?

4. Что такое искуственный интеллект и как он возможен?

Тема 9. Самоорганизация и эволюция

Гипотезы происхождения жизни

Человек давно стремится дать объяснению феномену жизни. Каждая форма мировоззрения имеет свои взгляды на эту проблему. Миф объяснял жизнь распадом космического человека Пуруши на все сущее, живое и неживое. Религия учит о том, что жизнь когда-то была создана сверхъестественным существом (креационизм). В рамках философии возникло представление о том, что жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния). Наука пришла к выводам о том, что жизнь возникла из неживого вещества (самопроизвольное зарождение).

В настоящее время формируются комплексные представления о происхождении жизни. М. Кремо в книге «Деэволюция человека» развивает мысль о том, что для объяснения феномена жизни надо опираться на все концепции.

1. Стационарное объяснение жизни означает, что жизнь и материя как энергии существует всегда: ничего из ничего не происходит, так как для существующего нет несуществования, а для небытия нет бытия.

2. Креационизм необходим для объяснения смысла самосогласованного существования противоречивых субстанций – материи и жизни.

3. Эволюционная концепция помогает объяснить изменчивость в рамках вида.

4. Панспермия (инопланетное воздействие) может иметь место как процесс дистанционного управления космо и антропогенезом.

Эволюционизм

История развития эволюционных идей

Первый период. Этот этап охватывает период от античной натурфилософии до эпохи Возрождения. Основные черты этого периода: сбор сведений об органическом мире, господство представлений о божественном творении всего живого (креационизм) и наивно трансформистских представлений о происхождении органического многообразия форм. Представления наивного трансформизма о самозарождении живых существ, возникновении сложных организмов путем случайного сочетания отдельных органов, при котором нежизнеспособные сочетания вымирают, а удачные сохраняются (Эмпедокл 495-435 гг. до н.э.), внезапном превращении видов (Анаксимен 588-526 гг. до н.э.) нельзя назвать предвосхищением теорий органической эволюции. Созданная Аристотелем (384-322 гг. до н.э.) теория постепенного развития живых форм (от простого к сложному) была основой представлений о живой природе в средние века. Характерной чертой этого времени являются попытки описания и формальной классификации животных и растений.

Второй период. Этот этап начинается с эпохи Возрождения. В это время интерес к естественным наукам усиливается, и начиная с XIV в. в число ученых, принимавших идеи эволюции органического мира, постоянно возрастало. Характерной чертой этого периода является систематизация накопленного материала и построение первых таксономических классификаций. На смену трансформистским представлениям пришла метафизическая концепция неизменности видов. В это время большой вклад в создание системы природы внес К. Линней (1707-1778 гг.). Он описал более 8000 видов растений, установил единообразную терминологию и порядок описания видов. В основу своей классификации он положил принцип иерархичности, т.е. соподчиненности таксонов (систематических единиц). В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким - вид. К. Линней создал самую совершенную для того времени систему органического мира, включив в нее всех известных тогда животных и все известные растения.

Третий период. Этот этап развития эволюционных идей характеризуется формированием исторического подхода к объяснению целесообразности живого.

– Концепция развития Ж.Б. Ламарка. Ее основные положения изложены им в труде «Философия зоологии» (1809 г.). Ламаркизм - первая целостная эволюционная концепция, тесно связанная с развитием трансформизма в истории эволюционного учения. Ламарк (1744-1829 гг.) постулировал следующие положения: организмы изменчивы; виды (и другие таксономические категории) условны и постепенно преобразуются в новые виды; общая тенденция исторических изменений организмов - постепенное совершенствование их организации (градация), движущей силой которой является изначальное (заложенное Творцом) стремление природы к прогрессу; организмам присуща изначальная способность целесообразно реагировать на изменения внешних условий; изменения организмов, приобретенные в течение жизни в ответ на изменения условий, наследуются. В теории Ламарка были впервые объединены идея изменяемости видов и идея прогрессивной эволюции, но не было найдено объяснения механизмов эволюционного процесса. Для ламаркизма характерны два признака: телеологизм - как присущее организмам стремление к совершенствованию; и организмоцентризм — признание организма в качестве элементарной единицы эволюции.

– Теория катастроф Ж. Кювье. Используя палеонтологическую летопись Земли, Жорж Кювье (1769-1832 гг.) истолковывал ископаемые останки как результаты «катастроф» в ее истории, порождающих новые виды.

– Идея внутривидовой борьбы за существование социолога Т. Мальтуса (1766–1834), которую он выразил в книге «Народонаселение».

– Эволюционная теория Ч. Дарвина. В работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859 г.) Чарльз Дарвин (1809-1882 гг.), обобщив отдельные эволюционные идеи, создал стройную, развернутую теорию эволюции. Движущими силами эволюции он считал наследственную изменчивость и естественный отбор, а в качестве элементарной единицы эволюции – вид.

 

Учение Ч. Дарвина

1. Изменчивость свойственна любой группе животных и растений, и организмы отличаются друг от друга во многих различных отношениях (в то время не были известны причины изменчивости; в настоящее время известно, что наследуемые изменения возникают в результате мутаций).

2. Число организмов каждого вида, рождающихся на свет, больше того их числа, которое может найти пропитание и выжить; тем не менее численность каждого вида в естественных условиях довольно постоянна.

3. Поскольку рождается больше особей, чем может выжить происходит борьба за существование, конкуренция за пищу и местообитания.

4. Изменения, облегчающие организму выживание в определенной среде, дают своим обладателям преимущество перед другими организмами, менее приспособленными к внешним условиям. Концепция «выживаемости наиболее приспособленных» является ядром теории естественного отбора.

5. Выживающие особи дают начало следующему по­колению, и таким образом «удачные» положительные изменения передаются последующим поколениям и дают начало новым видам.

6. Согласно принципу рекапитуляции, каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторяет черты строения своих предков.

 

Эволюционные теории первой половины XX в:

Первый период, начавшийся с переоткрытия законов Менделя (1900 г.), продолжался более двух десятилетий. Это было время кризиса эволюционного учения, столкновения новых данных, методов и обобщений генетики не только с доктринами ламаркизма, но и с основными принципами дарвинизма.

Второй период охватывает 20-30-е годы. Он характеризуется преодолением генетического антидарвинизма и созданием ряда новых направлений генетики и экологии, подготовивших научные основы синтеза этих отраслей биологии с дарвинизмом, основанного на учении о популяциях и естественном отборе. Этими новыми направлениями стали экспериментальная систематика (микросистематика), генэкология и геногеография, исследование «малых» мутаций, экспериментальные и математические методы исследования борьбы за существование и естественного отбора и, наконец, генетика популяций, эволюционная цитогенетика, учение об отдаленной гибридизации и полиплоидии (увеличение числа наборов хромосом в клетках организма). Вместе с тем в это время отмечены рецидивы механоламаркизма, мутационизма и некоторых других антидарвинистских концепций.

Третий период охватывает 30-40-е годы. Он характеризуется формированием синтетической теории эволюции. Для ее создания были использованы данные генетики популяций и феногенетики, а также экологии и биоценологии, микросистематики, биогеографии, эволюционной морфологии, эмбриологии, палеонтологии и некоторых других наук, интегрированные углубленной разработкой учения о естественном отборе. Синтетическая теория эволюции выдвинула следующее представление: В 1953 г. американские ученые Миллер и Юри экспериментально доказали возможность абиогенного синтеза органических веществ. В дальнейшем результаты эксперимента были пересмотрены.

 

Синтетическая теория эволюции. Основные положения СТЭ

1. Эволюционные изменения случайны и ненап­равлены. Популяция – элементарная единица эволюционного процесса. Изменение генофонда популяции (мутации) – элементарный эволюционный материал. Исходная организация популяции и изменения внешних условий канализируют наследственные изменения в направлении неограниченного прогресса.

2. Эволюция протекает дивергентно, постепенно, посредством отбора случайных мутаций. Новые формы образовываются через наследственные изменения (сальтации). Их жизненность опре­деляется отбором

3. Естественный отбор дополняется дей­ствием других факторов (онтогене­тической изменчивости, мутагенеза, гибридиза­ции, миграции, изоляции, пульсации численности и др.)

4. Макроэволюция, ведущая к образованию надвидовых групп, осуществляется только посред­ством процессов микроэволюции и каких-либо специфических   механизмов   возникновения новых форм жизни не имеет.

5. Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, естественного отбора и дрейфа генов.

6. Эволюция происходит с разной скоростью в разные периоды^[76]. В настоящее время она протекает быстро, и это отмечается появ­лением многих новых форм и вымиранием многих старых. Будущее зависит от прошлого, но не предопределяется им. Таков смысл одного из положений глобального эволюционизма.

7. Основными способами изучения эволюции современного человека, поэтому являются биохимический, цитогенетический, популяционно-статистический методы. Метод исследования эволюции, связанный с выяснением родства организмов разных групп на основе анализа крови, относится к биохимическому.

8. Отсутствие изменений в строении тела человека за несколько последних десятков тысяч лет косвенно показывает, что эволюция человека вышла из под ведущего контроля биологических факторов и направляется действием социальных сил.

 

Самоорганизация в биологии

Под самоорганизацией в биологии имеется в виду возможность возникновение жизни в результате процессов подчиняющихся химическим и физическим законам. Вот ее схематическое представление:

 

Неорганическая форма материи	Организмы
Химическая эволюция (4,3-4.1 млрд. лет назад)   1. Синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы   2. Образование фазовообособленных систем органических веществ, отдаленных от внешней среды мембранами   3. Полимеризация мономеров с образованием цепей белков и нуклеиновых кислот[77].   4. Появление в условиях Земли пробионтных систем, способных к самовоспроизведению и гетеротрофному питанию.	Биохимическая эволюция АБИОГЕНЕЗ (4 млрд. лет назад) – образование органических соединений, распространенных в живой природе вне организма, без участия ферментов.   ПРОКАРИОТЫ (греч. про... «пред», карион – «ядро») образовались из хим. элементов 3,4 млрд. лет назад. Это клетки, которые не имеют оформленного ядра, а ДНК находится прямо в цитоплазме и не окружена мембраной. Возникновение простейших безъядерных клеток, обладающих свойствами живого, в т.ч. репродуктивным аппаратом, гарантирующим передачу дочерним клеткам всех химических и метаболических свойств родительских клеток. Прокариоты – все бактерии, включая архебактерий и пианобактерий (сине-зеленые и прохлорофитовые водоросли). Возникновение фотосинтезирующих механизмов у прокариотных организмов, что открывает возможность увеличения О; биогенным путем. В это время эволюция бактерий и цианофитов уже, вероятно, шла параллельно и независимо. Проявление эффекта Пастера – возрастание содержания О; до уровня, отвечающего 1% его концентрации в современной атмосфере, – означает поворотный момент в эволюции: переход от ферментативного метаболизма к кислородному дыханию (2-1 млрд. лет назад). В его начале возникают эукариотные клетки (клетки с ядром), которые резко повышают жизнеспособность организмов. Возникают объединения нескольких клеток (1,6-1,3 млрд. лет назад). Переход через точку Пастера оказал революционное влияние на эволюцию эукариотных организмов где-то в конце до-кембрийского периода (2-3 млрд. лет назад).   ЭУКАРИОТЫ (греч. ей... «хорошо, полностью») выводят от прокариотов. Эукариоты – организмы, клетки которых содержат оформленные ядра: их генети­ческий материал окружен двойной мембраной и образует определен­ную клеточную структуру. Все высшие животные и растения, а так же одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие – эукариоты. Появление многоклеточных организмов на основе объединения клеток-эукариотов; функциональная дифференциация клеток в организмах. Появление высших животных. Формирование у высших животных развитой нервной системы и мозга как объединяющего центра отдельных функций в сложные поведенческие реакции.
ГЕОСФЕРА	БИОСФЕРА	НООСФЕРА
– горные породы – минералы – мембраны – коацерваты (белковые комплексы, отделённые от воды липидной оболочкой)	– комплексы полимеров – органеллы – клетки – колонии одноклеточных – штаммы – многоклеточные организмы – популяции – виды – семейно-стадные группы	Неоантроп – ископаемые предки человека, у которых появляется живопись и скульптура Появление социальных систем (общества) и формирование общественного сознания.

 

Критика эволюционизма

Со времен Ч. Дарвина и до сегодняшних времен эволюционное учение находится в центре критики с разных сторон, в основном, со стороны религии. В США нападки на эволюционизм приняли форму даже судебных разбирательств. В Пенсильвании решение о том, чтобы школьникам по биологии были зачитаны 4 параграфа об альтернативе происхождения человека от обезьяны, принимает судья^[78]. Далее приводятся некоторые аргументы противников эволюции видов.

1. Отсутствие переходных видов между популяциями. По теории эволюции между рыбами и лягушками, антилопами и жирафом, медведем и китом и т.д. существовали переходные виды, которые так никогда и не были найдены. Единичные ископаемые (целикант, археоптерикс) также подверглись критике в качестве примера переходных видов.

Больше всего ажиотажа вызвали поиски звена между человеком и обезьяной. Эрнст Геккель, чтобы заполнить промежуточное звено между человеком и животным, придумал «питекантропа» («обезьяночеловека»). Но в природе нет не только питекантропов, но даже их останков. И вот в 1884 году один молодой человек по имени Эжен Дюбуа отправляется очень далеко: на Зондские острова в Тихом океане и роет там землю, чтобы этого питекантропа отыскать. Наконец ему попадаются два человеческих черепа, а в 14 метрах от них кусок черепа обезьяны. Эти разбросанные кости и были объявлены останками питекантропа («Яванского человека»). В 1922 году журнал «Иллюстрированные Лондонские Новости» напечатал изображение взрослого обезьяночеловека («Небрасский человек»), которое «восстановили» по одному-единственному зубу. Как потом  оказалось – это был зуб свиньи. В 1912 году в Пилтауне в  яме с песком нашли человеческий череп и челюсть, которая напоминала [?] обезьянью. И только в 1953 году стало  известно, что эта находка была ловкой подделкой, и все  кости были подброшены неизвестным мистификатором. Но  даже если бы не было сомнений в этих находках, их нельзя было бы считать доказательствами. Ведь не хватает многого: всех переходных звеньев, а «нашлось» — всего одно. Мамонты были найдены целыми стадами, а здесь мы имеем всего один-два вида.

Были и массовые находки костей так называемых «рамапитеков» и «австралопитеков». Но в 1982 году было доказано, что рамапитек – предок орангутангов и не делал орудий (да и сам факт использования подручных орудий животными и птицами был неоднократно зафиксирован, например, птицы могут использовать камни для разбивания яиц).

В 1974 Дональд Иогансен нашел женский скелет австралопитека и на основании одного единственного коленного сустава «доказал», что эта обезьяна была прямоходящей. Однако через 12 лет он признался, что эта коленная кость была найдена за две мили от скелета и на 60 метров глубже в земле.

2. Изучение заборов сверхглубокой Кольской скважины (12260 м) показали, что горные породы возрастом 1,9-1,6 млрд. и свыше 2,8 млрд. лет, считавшиеся извечно «мертвыми», когда-то формировались при активном участии биологических процессов. Это подтвердило идею В. И. Вернадского о наличии на Земле докембрийских биосфер.

3. Мутации рассматривают сегодня в качестве двигателя эволюции. Однако экспериментально был доказан только пагубный эффект от мутагенных воздействий на клетки: уродства, дисфункция органов, паталогии.

4. Для реализации всей цепи случайностей, ведущей от одноклеточного существа к человеку потребовался бы в миллиард раз больший отрезок времени, нежели 5 млрд. лет. За 150 лет существования бактериологии не зафиксировано ни одного перехода одной бактерии в другую, которые, как известно, являются самыми быстроразвивающимися организмами (за полчаса они образуют колонии).

5. Идея накопления случайных изменений противоречит положению борьбы за выживание. Для того, чтобы организм эволюционировал в другой вид, ему  необходимо накопить признаки для него. Однако эти признаки будут иметь смысл только когда они будут целиком сформированы. Но для того чтобы им сформироваться целиком, должно пройти время. В то же время известно, что новые признаки, еще не работающие на организм по идее эволюции должны привести к отмиранию вида, т.к. он имеет то, что мешает ему для выживания, является лишним. Таким образом, живой организм должен возникнуть сразу, случайные изменения не могут накапливаться, потому что по отношению к организму, функционирующего по другому, они не обладают никакой функцией, никакими смыслом и целью.

6. Археологические аномалии, число которых в разы превосходит т.наз. «питекантропов», свидетельствуют о существовании человека на Земле миллионы лет назад.

7. Рудименты человека: копчик, аппендикс, частичный волосяной покров, клыки, ногтевые пластины. Если представить, что мы продолжим от них избавляться, то можно представить физически слабое,  почти беззубое, с коротким туловищем, с огромной шаровидной лысой головой, без бровей, на двух нижних конечностях по четыре пальца, на двух верхних – по три.

8. Ф. Энгельс выдвинул идею происхождения человека от обезьяны в результате трудовой деятельности. Однако «трудовая» деятельность муравьев, пчел на протяжении миллионов лет не приводит к переходу этих насекомых к другому виду.

9. Онтогенез не повторяет филогенез. Строение зародыша человека не соответствует строению его воображаемого «предка-головастика», а «жабры» не что иное, как складки. Если ранняя стадия онтогенеза повторяет филогенез, то этот принцип должен быть универсален, не только встречаться у человека. Онтогенез змей должен воспроизводить все, что предшествовало хордовым, онтогенез комаров – все, что предшествовало членистоногим. Однако этого нет, поэтому онтогенез человека, в котором воспроизведены якобы стадии развития рыб, земноводных и т.п. носит поверхностный характер.

10. Процессы взаимопомощи в природе равноправны процессам борьбе за выживание. Ч. Дарвин преуведичил значение борьбы за выживание. Существует масса фактов заботы о слабых. Все люди в жизни проходят через этапы, когда они потенциально более слабые: детство, болезнь, старость и т.п. Мы не можем быть последовательными социал-дарвинистами и отвергать всех слабых, т.к. в мире слабость и сила очень относительны: на каждого сильного есть более сильный. Затем, сегодня ты сильный, а завтра – слабый. Поэтому человек старается жить по формуле: сильный заботится о слабом.

Русский географ и путешественник П. А. Кропоткин в своих воспоминаниях при­водит много примеров взаимопомощи среди животных и предлагает дополнить принцип борьбы за существование принципом взаимной помощи как одним из важнейших факторов эволюционного процесса^[79]. Дельфины по теории эволюции, никак не должны спасать людей. Согласно эволюционизму, такие добродетели человека как дружелюбие, уважение, прощение, бескорыстная помощь, милосердие, сострадание должны были уже давно умереть как рудименты. Однако, несмотря на то, что эти качества редки, они остаются самой высокой планкой шкалы ценностей.

11. Кембрийский взрыв. Основные виды растений, насекомых, некоторые виды животных появляются одновременно в одну эпоху порядка 400 млн. лет тому назад.

Возможно, биологии еще предстоит совершить тот же поворот к энергии, который был совершен в физике. В физике была позиционирована квантово-полевая картина мира, не имеющая с макроскопической точки зрения массы. Жизнь также является квантово-полевым понятием. Жизнь­ – это порция энергии, хотя эту энергию мы не можем сейчас изучать в силу ее мезоскопических характеристик^[80].

 

План проведение семинарского занятия по теме № 9

1.     Гипотезы происхождения жизни.

2.     Этапы развития эволюционного учения.

3.     Синтетическая теория эволюции.

4.     Критика эволюционной парадигмы в объяснении феномена жизни.

 

Задания

1. Какие Вы знаете формы мировоззрения и как они отвечают на вопрос о происхождении человека?

2. По опросам, менее 10% россиян считают, что человек произошёл от обезьяны. Почему же именно научное мировоззрение доминирует в образовании?

3. Кто является предшественником Ч. Дарвина в каков их вклад в теорию происхождения видов благодаря естественному отбору?

4.Чем отличается синтетическая теория эволюции от дарвинизма?

 

Тема 10. Биоэтика. Путь к единой культуре

Основы генетики

Каждая живая система развивается по определенному плану, а физические свойства передаются от родителей. Этот факт замечен давно: не случайно мы объясняем детям, что у них глазки «мамины», а нос «папин». Еще с древности во многих обществах существовали запреты на кровосмешение, браки заключались между представителями одной касты для закрепления ярких признаков рода. Одно из объяснений передачи качеств потомству дал в IV в. Аристотель, который утверждал, что свойства передаются через кровь. В 1866 г. после экспериментов с селекцией гороха, Г. Мендель опубликовал первую верную теорию наследственности. В настоящий момент единицей наследственности считается ген, участок молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующий определенный белок. Совокупность всех наследственных признаков называется генотип, а конкретное осуществление признаков организма – фенотип.

У высших организмов (эукариот) гены находятся в хромосомах и в органеллах^[81] цитоплазмы (митохондриях, хлоропластах и др.). Хромосомы^[82] – это структурные элементы ядра клетки, где в линейном порядке расположены гены. У человека общее число хромосом в половых клетках равно 23, а в соматических – 46, т.е. наша генетическая информация по­ступает от родителей в равных частях.

Хромосомы состоят из белка и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Белки – сложная группа веществ, состоящая из 20 мономерных звеньев (аминокислот), которые соеди­нены в самых разных комбинациях.

Химический состав ДНК (а не белков) у од­ного вида почти одинаков, весьма различаясь у разных видов. В любой ДНК информация записана 4 «буквами алфавита» – А, Т, Г, Ц. АТГЦ – это четыре азотистых основания (аденин, тимин, гуанин и цитозин), которые присутствуют в ДНК в разных пропорциях у раз­ных видов и имеют близкие пропорции у одного вида. Основания (А, Т, Г, Ц) расположены подобно ступенькам винтовой лестницы. Когда происходит репликация ДНК специальный белок «расстегивает» цепочку оснований в  месте их соединения (А-Т, Т-А, Ц-Г, Г-Ц). В результате получаются 2 «полулестницы». Свободные «ступеньки» находят половинки других двух лестниц и получается 2 ДНК.

Гены управляют синтезом белков, составляю­щих протоплазму, переключаясь время от времени с построения соб­ственной копии (аутокатализ) на построение иных молекул (гетерокатализ).

Если выстроить в одну линию молекулы ДНК, заключенные в оной клетке человека, то получится нить длиной 2 м, а ее длина в миллиард раз будет больше ее толщины. Если для сравнения взять за толщину 4 см, то длина будет соответствовать длине земного экватора. Если представить нить ДНК величиной с чайную ложку, в ней могли бы поместиться все книги мира. ДНК не только умещается в ядре клетки, но и уложена так, что по всей длине ДНК была доступна для белков, которым нужно считывать гены.

 

Тайна генетического кода

Сейчас в качестве единицы наследственной информации принимается ген, биологическая цепочка информации. Он несет информацию о развитии организма, его отдельных признаках (цвет волос, глаз, группу крови, рост). Гены передают эту информацию через последовательность белковых соединений. Считалось, что если открыть тайну гена, это может помочь в спасении человека от неизлечимых болезней. Когда же ДНК расшифровали, то оказалось, что наше ДНК не сложнее, чем ДНК таракана! Это наводит на мысль, что ДНК не единственный источник передачи  биологической информации. Тому есть неожиданные доказательства.

В XIX веке в ходе экспериментов по скрещиванию зебры и лошади был установлен эффект «телегония», т.е. «рождение на расстоянии». Скрещивая разные виды коннозаводчики мечтали получить удивительную породу. Но ничего не вышло, опыты были признаны неудачными, их остановили и забыли. И вдруг совершенно неожиданно у кобыл, несколько лет назад побывавших под самцами-зебрами, стали рождаться полосатые жеребята. И это при том, что «отцами» их были породистые чистокровные жеребцы. Этому эффекту ничуть не удивились собаководы. Кинологам известно, что если породистая сука один раз повяжется с непородистым кобелем, то, даже если в этом случае и не будет щенков, в будущем она не даст породистого потомства.

В России о телегонии вспомнили после всемирного молодежного фестиваля 1957 года в Москве. Несколько лет спустя в столице стали рождаться чернокожие дети. Молодые мамы вспомнили, что девственности они лишились именно в фестивальные ночи с гостем из Африки^[83].

Сторонники телегенеза считают, что помимо ДНК есть еще и другие носители биологической информации и они ответственны за ее передачу на расстоянии. Они полагают, что психофизическую особенность будущего ребенка формирует не только его физический отец, но и мужчина, некогда нарушивший девственность будущей матери. Девочки нередко лишаются девственности на молодежных вечеринках, в состоянии алкогольного или наркотического опьянения. Затем, следуя логике телегенеза, у трезвых и здоровых молодоженов вдруг может родиться ребенок с явно выраженной болезнью, причиной которой может быть «первая любовь». Возможно поэтому все чаще мужчины в брачных объявлениях оговаривают девственность претендентки как обязательное условие для создания семьи. Озабоченная здоровьем нации администрация США ежегодно выделяет из бюджета страны крупные ассигнования для пропаганды в школах целомудрия и воздержания от секса до вступления в законный брак, а также издала указ о прекращении государственного финансирования феминистских организаций, проповедующих свободные добрачные отношения.

Генетика и старение

Генетика отвечает на вопрос о старении живых организмов. Природа запрограммировала все живое с трезвым и холодным расчетом: клетке отпущено 50-59 делений. Скорость деления клеток во многом зависит от скорости обмена веществ. Последняя определяется темпом жизни организма: сколько он спит, что ест, как часто совокуплятся.

Спокойная, размеренная жизнь – залог долголетия. Это можно доказать на множестве примеров из животного мира. Черепахи не отличаются высокой активностью и живут 250 лет. Кошки живут дольше собак, потому что меньше двигаются и значительно больше спят. Очень быстрый обмен веществ у колибри, они и расходуют свой лимит за 3-4 года.

Ускоряют обмен веществ переедание, высокое давление (гипертония), заболевания щитовидной железы. Половые гормоны ускоряют обмен веществ. Феномен долгожительства монахов и священников, соблюдающих обет безбрачия, связан с замедлением обмена веществ. Кастрированные мужчины живут в среднем на 15 лет дольше.

Определенную роль играет и темперамент человека. Вспыльчивость, агрессивность и другие негативные черты характера сопровождаются атакой адреналина на организм, что также прибавляет оборотов обмену веществ и, значит, отнимает годы жизни^[84].

Мутация

Ч. Дарвин считал, что малые слу­чайные изменения являются причиной естественного отбора: если на протяжении нескольких поколений собаке отрубать хвост, в будущем родится собака без хвоста. Это оказалось ошибочным: генетика показала, что малые изменения не насле­дуются.

Американский генетик Г.Дж. Меллер (1890–1967) доказал, что мутации возможны под действием рентгеновских лучей в 1927 г. Если в одной из соматических клеток организма произошла мута­ция, т. е. наследуемое изменение в молекулах ДНК, изменяются не только наследственные признаки клетки, но и части организма, ко­торые образуются из ее потомков. Если мутации произойдут в клет­ках, из которых потом образуются сперматозоиды или яйцеклетки, то наследственные признаки передадутся потомкам.

Мутация – это повреждение или разрыв каких-либо участков ДНК, в результате которого выведятся из строя целые участки хромосом; они подобны опечаткам в книге. Мутации могут быть вызваны разными факторами: излучениями, химическим воздействием, вирусами.

В условиях современной технократической цивилизации растет число людей с мутационными патологиями разной степени. Если в естественных условиях они бы не выжили, то в условиях гуманитарного общества, они сохраняются. Исследователи говорят о контрселекции и «хирении» человека: «Накопление из поколения в поколение устойчивых отклонений приводит к стабилизационным отклонениям от здорового генома человека»^[85].

Раковые заболевания объясняются как специфическая мутация клеток. В этом случае тенденция к увеличению онкологических заболеваний в технократическом обществе может быть вызвана повышенным фоном излучений (мобильная связь, СВЧ, Wi-fi ), а также высоким уровнем потребления красного мяса – говядины, баранины, свинины (мясоеды на 40 %  чаще болеют раком, чем  вегетарианцы). Процесс химической обработки убойного животного продолжается при жизни (гормоны, антибиотики и др., до 2700 препаратов) и не завершается после смерти (нитраты, нитриты и др.) В европейских странах поэтому снижается потребление красного мяса, которое рассматривается также как фактор риска распространения сердечнососудистых заболеваний.

Другие химические причины злокачественной мутации клеток – сажа, продукты сгорания пластмасс, некоторые пищевые добавки. Регулярное травмирование ткани также увеличивает риск канцерогенеза. По некоторым зарубежным данным, больше всего рискуют заболеть раком маляры, пожарные и те, кто работают в ночную смену.

Не лишены основания опасения о возможности генетической мутации в результате употребления генетически модифицированных (ГМ) продуктов. Генная агробиология начала свое бурное развитие в США с 1944 года, где ожидали успехов в производстве дешёвого продовольствия.

В нашей стране группа ученых-мичуринцев во главе с академиком Т.Д. Лысенко воспрепятствовала «генетизации», точнее – американизации сельскохозяйственной науки и практики в СССР^[86]. В результате мы имеем шанс стать «самой отсталой» страной в области ГМ продуктов, но, потенциально, более здоровой. Правда после распада СССР Россия стала одним из глав­ных потребителей «гуманитарной» продовольственной по­мощи из США и Евросоюза, в которой преоблада­ют ГМ продукты. Сейчас продовольствие и с/х сырье проходит тестирование и регистрацию на предмет искусственно­го наполнения гормо­нами и другими веществами повышающими калорийность и вес агропродукции. Однако косвенно потребление ГМ продуктов продолжается, т.к. животные на Западе откармливаются дешевым ГМ с/х продуктами. Поэтому ввоз ГМ продуктов по-прежнему продолжается.

Изменение генетического кода растений может в будущем сказаться на наследственности человека. Генетический код – это чрезвычайно сложная структура, изменение которой человек не может прогнозировать. Безопасность ГМ продукции не доказана, а вредоносный эффект возможен: злокачественные опухоли, аллергия, нарушение пищеварения.

Перекрестное опыление ГМ семян и чистых семян приводит к потере сорта агрокультуры. Нужно защитить видовую самобытность России, т.к. она складывалась постепенно, исходя из местных условий. Вместо ГМ с целью повышения производительности растениеводства, можно использовать экстенсивные возможности с/х в РФ, а также микробиологические технологии (штаммы культур, вытесняющих с/х вредителей).

ГМ семена дают стерильные гибриды, которые влияют на популяцию насекомых, птиц. Это нарушает баланс экосистемы. Человеку следует признать, что Земля существует не для него одного и он не имеет права перекраивать природу, как ему выгодно. Исходя из этих практических соображений, что РФ необходима законодательная база по перемещению ГМ организмов, которая бы могла защитить потребителя от «нечистых» продуктов. Это могло бы стать базой профилактики злокачественных опухолей.

Индивидуальная защита от рака возможна только при его раннем выявлении, медицинском анализе на онкомаркеры – альфа-фетопротеин, раково-эмбриональный антиген. Это продукты эмбриональной ткани, которые отсутствуют у взрослого человека. Высокая концентрация онкомаркеров сигнализирует о злокачественных образованиях. Проведение анализа проводится натощак и занимает 20 минут.

Понятие биоэтики

Биоэтика – это смежная дисциплина, изучающая вопросы нравственного отношения к жизни, вмешательства в живую природу. В последнее время актуальными проблемами биоэтики признаются: трансплантация органов человека, эвтаназия, искусственное оплодотворение, суррогатное материнство, клонирование, аборты.

Аборт является древнейшей операцией, которую научился делать человек. Он заключается в удалении эмбриона из матки механическим способом (выскабливание), химическим (вытравление), вакуумным (отсасывание), медикаментозным (на ранних стадиях). Аборт, несомненно, является жестоким и варварским отношением к не родившемуся маленькому человеку и, возможно, единственным оправданием его могли бы быть медицинские показания угрозе жизни ребёнку или матери. Нельзя однако согласиться с одним политиком, который предлагает решить проблему абортов экономически – платить каждой матери за рождение и забирать на воспитание в детский дом в случае отказа от ребёнка. Ведь ребёнок нуждается не только в экономической поддержке – без внимания и любви он обречён на медленную социальную смерть. Именно об этом свидетельствуют цифры статистики осуждённых выпускников из детских домов: 40-80 % из них попадает в криминальную среду (сейчас в России более 700 000 детей-сирот и каждый год их число увеличивается на 100 000).

В РФ разрешены амбулаторные аборты до 6 месяцев по социальным причинам и на всем сроке по медицинским причинам. Россия занимает первое место в мире по количеству абортов (2 млн. в год). Решение проблемы абортов может быть только комплексным: необходима не только поддержка материнства и детства, но и работа по нравственному оздоровлению общества, популяризация воздержания от половых отношений, цензура на эротическую и порнографическую продукцию. Однако наиболее эффективным способом снижения абортов является реклама противозачаточных средств. В Голландии, стоящей последний в списке по количеству совершённых абортов, обеспокоены тем, что целых 5 женщин из 1000 фертильного возраста идут на аборт только потому, что они не умеют (или опасаются) пользоваться контрацепцией. Из всех видов контрацепции (календарная, барьерная, химическая и др.) наиболее эффективным методом признаны гормональные таблетки.

Трансплантация органов – пересадка органов от одной живой системы – в другую. Один аспект нравственности заключается в том, что это высоко гуманное действие в случае законного получения органов. Однако донорство органов – это очень редкий факт, т.к. они, в отличие от крови, не регенерируются организмом. Поскольку органы стоят очень дорого, в оборот вовлекаются органы из бедных стран с высокой криминальностью.

Согласно Закону РФ от 22 декабря 1992 г, № 4180-1 «О трансплантации органов и (или) тканей человека» заключение о смерти дается на основе констатации необратимой гибели всего головного мозга. Источники нелегального оборота органов: аборты, внезапная смерть, убеждение малоимущих, продажа людей. Похищение людей с целью трансплантации органов квалифицируется как тяжкое преступление УК РФ.

Эвтаназия –  искусственное безболезненное прекращение жизни по просьбе больного или родственников. Впервые в ХХ веке эвтаназия была введена в фашистской Германии. Сейчас она разрешена законодательством Голландии, Франции, Англии, Израиля. В России действует альтернатива эвтаназии – хосписы. Эвтаназия нарушает врачебную этику и не принимается христианской культурой. Есть опасение, что она может быть использована в корыстных целях.

Искусственное оплодотворение – немеханическое зачатие ребенка. Оно может помочь бесплодным парам и этим оправдано. Однако к ИО прибегают однополые пары, желающие иметь ребенка. Последствия воспитания ребенка однополыми родителями ещё мало исследованы.

Суррогатное материнство – это вынашивание эмбриона, полученного от другой женщины. Оно решает проблемы тех, кто не может вынашивать по причине здоровья. С другой стороны, суррогатное материнство становится источником больших эмоциональных травм для женщины выносившей ребенка, но потом, по контракту, вынужденной отдать его.

Клонирование – это размножение неполовым путем. В природе многие растения, бактерии, грибы и даже животные размножаются бесполыми способами. У животных, в отличие от растений, вырасти в целый организм могут только клетки специального вида – половые. В 1977 на месте ядра яйцеклетки с одинарным набором хромосом искусственно внесено ядро соматической клетки с двойным числом носителей генетической информации. Таким образом было произведено более 50 лягушек. В дальнейшем эксперименты с технологией клонирования животных и людей показали, что ген передает информацию о возрасте, заболеваниях организма; идентичность генетического набора еще не означает идентичность личности, а это означает, что бессмертие с помощью клонирования не возможно. Клонирование как биоэтическая проблема ещё не проявила себя в полной мере.

Учение о биосфере

Биосфера – это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс (1875 г.). Заслуга создания целостного учения о биосфере принадлежит В.И. Вернадскому (1863–1945 гг.).

В настоящее время биосферой называют область распространения жизни на Земле. Она включает совокупность всех организмов и их остатков, а также части литосферы, гидросферы и атмосферы, как населенные ныне живущими организмами, так и преобразованные их прошлой деятельностью. Биосфера охватывает часть атмосферы до высоты озонового экрана (20–25 км), часть литосферы, особенно кору выветривания, и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана. Биосфера осуществляет круговорот органического вещества на Земле.

Биогеохимические функции биосферы

– газовая, включающая биогенную миграцию газов в результате фотосинтеза и азотфиксации;

– концентрационная, состоящая в аккумуляции живыми организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде;

– окислительно-восстановительная, в частности, превращение веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (железо, марганец и т.п.);

– биохимическая – процессы, протекающие в живых организмах. Биогеохимические функции биосферы характеризуют ее как целостную систему.

Посредством этих функций осуществляется круговорот органического вещества на Земле. В процессе жизнедеятельности растений за счет солнечной энергии и имеющихся у земной поверхности веществ ежегодно образуется около 180 млрд. тонн растительной биомассы (в сухом весе) и около 300 млрд. тонн кислорода. При этом растения пропускают через себя и испаряют около 30 тыс. куб. км воды – т.е. около 50% всей воды, испаряющейся с поверхности суши. Весь кислород атмосферы оборачивается через организмы примерно за 2 тыс. лет, углекислота совершает полный цикл за 300 лет, а вся вода океанов, морей и рек разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн. лет. За время эволюции жизни углекислота, кислород и вода прошли через живое вещество планеты не одну тысячу раз.

Учение о ноосфере

Концепция ноосферы, как сферы распространения разума, была разработана В.И. Вернадским, Н.Ф. Федоровым, К.Э. Циолковским, А.Л. Чижевским. Еще до этого Вл.С. Соловьев, С.Н.Булгаков, П.А.Флоренский передавали в своих трудах ощущение единства всей природы, включенности человека в Космос. В настоящий период концепция ноосферы объединяет следующие положения:

1. Происходит завершение определенной фазы цивилизации, что выражается в истощении органических ресурсов планеты, внедрении научных моделей в жизнедеятельность человека, поляризации типов человеческого сознания, изменении интеллекта человека, глобализации экономики.

2. Жизнь есть форма познания, все в живой природе обладает познающей функцией, только не в человеческом, не в вербальном смысле (Ф. Капра, Ф. Варела). Антропогенное познание вследствие сильной рационализации и дискретизации представляет угрозу биосфере. Человеку следует осознанить свое положение ответственного мыслящего существа и не вносить дисбаланс в разум биосферы. Познание будущего – это холистическое познание от целого к части, а не аналитическое познание от части – к целому.

3. Земля – это суперорганизм (Гайа-концепция Л. Маргулис), она продолжает ассимилировать ээнергию из космоса, растет, разрывается в рифтовых зонах.

4. Гомеостаз выполняет в биосфере холистическую функцию. Жизнь – это и есть целостность и нарушая целостность организма, клетки, биосферы, мы губим жизнь. Гомеостаз построен на большом количестве обратных связей, резонансе (дыхание, давление, натрие-калиевый обмен, электрохимические реакции). Человек – это симбиотическое существо. Он зависит от других живых систем, а сейчас все больше другие живые системы начинают зависеть от деятельности человека. Чем выше неблагоприятное воздействие человека на биосферу, тем более вероятность обратной реакции. Так, А.И. Субетто полагает, что СПИД есть следствие антропогенного давления на биосферу. Биосфера может «увещевать» человека через вирусы, бактерии, скорость размножений и мутаций которых в 10 раз быстрее, чем у человека. Если человек не уменьшит антропогенное давление, то биосфера может вытеснить человека по принципу обратной связи (при помощи микроорганизмов, например).

 

План проведение семинарского занятия по теме № 9

1.     Основы генетики. Причины генетических мутаций.

2.     Понятие биоэтики.

3.     Учение о биосфере.

 

Задания

1. Какие заболевания вызываются мутацией генов?

2. Какова профилактика генетических мутаций?

3. Расположите биоэтические проблемы в порядке их значимости для Российской Федерации.

4. Предложите Вашу программу минимизации абортов в России.

5. Какие меры могут снизить похищения детей с целью незаконной трансплантации органов?

6. Раскройте понятия «экогуманизм», «экофашизм».

 

 

 

Словарь научных терминов

        Аттрактор (лат . attraho – притягиваю к себе) – это устойчивый путь эволюции системы, параметр её порядка

        Бифуркация (лат . bifurcus – раздвоенный) – разделение системы

        Синергетика (греч. synergaia – содействие) – наука о процессах самоорганизации систем

        Флуктуация (лат . fluctuatio – колебание) – хаотическое изменение элементов системы

        Хаос (греч. chaos – бездна, наполненная туманом и мраком, противоположность которой – космос) – возможность порядка более высокого уровня

        Эвтаназия (греч. eu – хорошо и thanatos – смерть) – лишение жизни с целью освободить больного от неизлечимой болезни или невыносимого страдания

 

Список тем дипломных работ

 

1.            Влияние экогуманизма на системогенетику права.

2.            Постнеклассическая методология познания в праве.

3.            Право как нестационарная система.

4.            Эмбрион человека как субъект права.

 

Вопросы к зачету по 10 темам

1.      Определение науки. 2.      Место и роль науки в культуре. 3.      Формы мировоззрения, их особенности. Как соотносятся знание и реальность? 4.      Различие гуманитарных и естественных наук. 5.      Доклассическая, классическая и неклассическая наука. 6.      Тенденции развития науки.

7.      Материя, пространство, время в картинах мира физики. 8.      Принципы близкодействия и дальнодействия 9.      Структурные уровни организации материи. 10. Что такое квант, кварк, нуклон, атом, молекула? 11. Учение о химических процессах. Реакционная способность веществ.

12. Симметрические и асимметрические закономерности. 13. Статистические и динамические закономерности. 14. Принципы дополнительности, неопределенности, соответствия. 15. Физические взаимодействия. 16. Принцип суперпозиции.

17. Концепции времени и пространства. 18. Общие и специфические свойства времени и пространства. 19. Положения теории относительности А. Эйнштейна

20. Термодинамика, три начала термодинамики. 21. Признаки равновесных / неравновесных систем. 22. Понятие «хаос» в синергетике.

23. Точка сингулярности. Космическая шкала времени. 24. Виды галактик. 25. Природа звезд. 26. Внутреннее строение земли. 27. История геологического развития земли. 28. Современные концепции развития геосферных оболочек. 29. Экологические функции литосферы.

30. Закон видовой дифференциации. 31. Признаки живой системы. 32. Онтогенез и филогенез. 33. Подходы к природе жизни. 34. Уровни организации живых систем. Биома, биосфера.

35. Особенности строения человека. 36. Видовая и половая дифференциация полушарий. Нейрон. 37. Виды психоактивных веществ и последствия их употребления.

38. Гипотезы о происхождении жизни. 39. Положения эволюционного учения. Антидарвинизм. 40. Биохимическая эволюция. Прокариоты, эукариоты.

41. Генотип и фенотип. 42. Проблемы биоэтики.

Библиографический список

 

1. Аксёнов Г.П. О причине времени //Вопросы философии №5, 1996.

2. Арнольд В.И. Теория катастроф. М., 1990.

3. Аронов Р.А. О некоторых результатах постижения времени // Вопросы философии №5, 1994.

4. Аскин Я.Ф. Проблема времени. Ее философское обоснование. М., 1966.

5. Гилберт Дж., Малкей М. Открывая ящик Пандоры: социологический анализ высказываний ученых. М., 1987.

6. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: курс лекций. М., 2000.

7. Горохов В.Г. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. М., 2003.

8. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания. М., 2000.

9. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск, 1997.

10. Кун Т. Структура научных революций. М., 1977.

11. Левин А.П. Научное постижение времени //Вопросы философии №4, 1993 г.

12. Лолаев Т.П. О механизме течения времени //Вопросы философии №1, 1996.

13. Лук А.Н. Проблемы научного творчества: Сб. аналитических обзоров. М., 1983, вып. 3.

14. Молчанов Ю.Б. Проблема времени в современной науке. М., 1990.

15. Наука в социальных, гносеологических и ценностных аспектах. М., 1980.

16. Никитаев А.Т. Мнимые числа в творчестве Велимира Хлебникова. http://www.guelman.ru/supremus/chisla.htm

17. Основы естественно-научных знаний для юристов: учебник для вузов по курсу «Концепции современного естествознания» под ред. д.ю.н., проф. Е.Р. Россинской. М., 1999..

18. Ушкалов И.Г., Малаха И.А. «Утечка умов». Масштабы. Причины. Последствия. М., 1999.

19. Хакен Г. Синергетика. М., 1980.

20. Чернин А.Д. Физика времени. М., 1987.

21. Швырев В.С. Образ науки // Наука и познание. М., 1983. С. 8.

 

Оглавление

 

Тема 1. Понятие о науке. Наука и культура......................................... 4

Реальность и сознание......................................................................................................... 4

Доклассический идеал науки.............................................................................................. 6

Классический идеал науки.................................................................................................. 7

Неклассический идеал науки............................................................................................ 14

Тема 2. Становление современной  физической картины мира....... 22

Эволюция физической картины мира.............................................................................. 22

Структурность и системность материи............................................................................ 24

Тема 3. Физические взаимодействия  и принципы............................. 29

Фундаментальные физические взаимодействия............................................................. 29

Динамические и статистические закономерности......................................................... 32

Принципы физики............................................................................................................. 32

Тема 4. Время. Пространство. Относительность................................. 37

Свойства пространства...................................................................................................... 38

Теория относительности.................................................................................................... 39

Свойства времени.............................................................................................................. 42

Тема 5. Термодинамика.......................................................................... 47

Законы термодинамики..................................................................................................... 47

Самоорганизация................................................................................................................ 51

Синергетика........................................................................................................................ 52

Порядок и хаос.................................................................................................................... 53

Тема 6. Космология. Геофизика............................................................ 56

Развитие представлений о строении Вселенной............................................................ 56

Общая характеристика Вселенной................................................................................... 57

Космическая шкала времени............................................................................................. 57

Гипотезы происхождения солнечной системы............................................................... 59

Строение и развитие Земли............................................................................................... 60

Тема 7. Живые системы.......................................................................... 63

Проблема природы жизни................................................................................................. 64

Основные свойства живых систем................................................................................... 68

Особенности биологического уровня организации материи........................................ 72

Тема 8. Человек: организм и личность................................................ 75

Особенности строения человека....................................................................................... 75

ЦНС, эмоции и наркотики................................................................................................ 90

Сознание и мозг.................................................................................................................. 91

Тема 9. Самоорганизация и эволюция................................................. 98

Гипотезы происхождения жизни...................................................................................... 98

Эволюционизм................................................................................................................... 98

Критика эволюционизма................................................................................................. 103

Тема 10. Биоэтика. Путь к единой культуре..................................... 106

Основы генетики.............................................................................................................. 106

Понятие биоэтики............................................................................................................ 110

Вопросы к зачету по 10 темам............................................................. 113

 

Учебное издание

 

 

ТИМОЩУК Алексей Станиславович

 

 

КОНЦЕПЦИИ
СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

 

Материалы
для слушателей очного и заочного отделения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компьютерная верстка – Дубин О.Б.

 

 

 

Отпечатано с готового оригинал-макета

 ООО ATLAS

г. Владимир, 1-я Никольская, д. 3б, оф. 13